蔣 偉 魏 虹 方文斌 陳長勝 曾甜甜 陳海坤

改性氧化石墨烯在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上的應(yīng)用研究

蔣 偉魏 虹方文斌陳長勝曾甜甜陳海坤

（1.湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司，孝感 432000；2.火箭軍裝備部駐孝感地區(qū)第一軍事代表室，孝感 432000）

研究了改性氧化石墨烯（MGO）增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基體及其在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上的應(yīng)用，并通過濕法纏繞制作了400mm纖維纏繞殼體，測(cè)試了MGO增強(qiáng)環(huán)氧樹脂粘溫特性、樹脂澆鑄體力學(xué)性能和熱性能、纖維纏繞單向板/NOL環(huán)常溫及165℃下的機(jī)械性能。結(jié)果表明，MGO增強(qiáng)環(huán)氧樹脂具有較好的纏繞工藝性和適用期，40℃下8h后粘度僅為685cP；MGO改性樹脂具有較好的粘接浸潤性和載荷下的應(yīng)力傳遞能力，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐熱性。添加1.5wt.%MGO增強(qiáng)環(huán)氧樹脂制備的澆注體，達(dá)到242.1℃，NOL環(huán)和單向板層間剪切強(qiáng)度分別提高了24.1%及14.7%，制備的400mm固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)纖維纏繞殼體水壓爆破壓強(qiáng)達(dá)到15.2MPa。

改性氧化石墨烯；環(huán)氧樹脂；力學(xué)性能/耐熱性；濕法纏繞；固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體

1 引言

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（SRM）作為當(dāng)今導(dǎo)彈和固體運(yùn)載火箭的主要?jiǎng)恿ρb置，其燃燒室殼體工作時(shí)需承受高溫、高壓、高速化學(xué)氣氛下各種復(fù)雜載荷作用，必須采用高性能、高效率的先進(jìn)復(fù)合材料，最大限度提高發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量比。連續(xù)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比模量高、抗疲勞斷裂性能好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是目前SRM殼體制造用量最大、使用最為廣泛的復(fù)合材料。但目前廣泛用于SRM殼體制造的熱固性環(huán)氧樹脂基體固化后存在較大的交聯(lián)密度和內(nèi)應(yīng)力，抗沖擊韌性差，不利于發(fā)揮纖維高強(qiáng)特性，降低了SRM殼體爆破壓強(qiáng)、層間剪切性能和殼體使用溫度，難以滿足航空航天領(lǐng)域?qū)腆w動(dòng)力性能的需求，極大限制了環(huán)氧復(fù)合材料在航天領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用，考慮到工藝性和成本，目前多采用在環(huán)氧樹脂（EP）基體中添加改性填料提高復(fù)合材料殼體的綜合性能。

復(fù)合材料濕法纏繞成型質(zhì)量穩(wěn)定好、工藝成本低，是目前SRM殼體纖維纏繞成型的主要工藝方法。為滿足火箭發(fā)動(dòng)機(jī)快速高效的生產(chǎn)要求，用于濕法纏繞的EP在纏繞溫度下應(yīng)具有較低的黏度、較長的適用期和優(yōu)良的耐熱性能，以保證樹脂對(duì)纖維的充分浸漬和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的質(zhì)量穩(wěn)定性。采用熱塑性聚合物、橡膠彈性體或熱致液晶聚合物改性EP可改善復(fù)合材料的綜合性能，但是添加的聚合物填料在EP中較差的相容性會(huì)降低復(fù)合材料的機(jī)械性能；而利用納米粒子較高的比表面積、獨(dú)特的尺寸效應(yīng)和理化特性改性樹脂基體，可顯著提升纖維復(fù)合材料力學(xué)性能、纏繞工藝性和耐熱性。氧化石墨烯（GO）碳納米材料由于具有極高的長徑比和比表面積、優(yōu)異的力學(xué)性能、熱電性能和較高的反應(yīng)活性，被廣泛用于增強(qiáng)碳纖維纏繞復(fù)合材料殼體性能。

本文采用MGO納米增強(qiáng)體改性制備了濕法纏繞EP，并用于SRM纖維纏繞殼體濕法纏繞成型。測(cè)試了MGO改性EP粘溫特性、樹脂澆鑄體及碳纖維復(fù)合材料單向板/NOL環(huán)力學(xué)性能，驗(yàn)證了MGO增強(qiáng)SRM殼體爆破性能。結(jié)果表明，MGO增強(qiáng)EP具有較好的纏繞工藝性和充分的適用期，添加1.5wt.%MGO增強(qiáng)的樹脂澆鑄體、碳纖維復(fù)合材料單向板/NOL環(huán)力學(xué)性能大幅提升，制備的400mm纖維纏繞殼體水壓爆破壓強(qiáng)提高了16.9%，改性樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到242.1℃。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

氧化石墨烯（片層厚度0.6～1.2nm，中科院山西煤化所）；γ-氨丙基三乙氧基硅烷（分析純，國藥集團(tuán)）；辛基縮水甘油醚（分析純，國藥集團(tuán)）；無水乙醇及乙酸（分析純，國藥集團(tuán)）；TDE-85環(huán)氧樹脂（天津晶東化學(xué)），AG-80環(huán)氧樹脂（廣州天太），混合胺類固化劑（自制），三羥甲基丙烷縮水甘油醚（636稀釋劑，國藥集團(tuán)）；碳纖維（日本東麗，T700-12K）；機(jī)械攪拌（上海梅穎浦）；超聲波清洗機(jī)（北京中晟銘科技）；數(shù)控纏繞機(jī)（CR165/1200）；鼓風(fēng)干燥箱（上海一橫科學(xué)儀器有限公司）。

2.2 試樣制備

2.2.1 樹脂澆鑄體制備

取一定量的GO在45°C下通過超聲分散于無水乙醇中，然后在75°C下加入一定量γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙酸回流反應(yīng)24h，反應(yīng)完成后使用無水乙醇、去離子水洗滌并烘干，再繼續(xù)加入一定量的辛基縮水甘油醚常溫下超聲反應(yīng)2h，得到改性GO液體納米增強(qiáng)體（MGO）。取上述環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑按TDE-85:AG-80:胺類固化劑:636稀釋劑=90:10:39:25的比例通過機(jī)械攪拌均勻混合，然后分別加入0、1.0、1.5及2.0wt.%MGO，并繼續(xù)機(jī)械攪拌、超聲分散2h。將配置好的環(huán)氧樹脂真空脫泡后澆鑄到涂有脫模劑預(yù)熱的模具中，按90℃/2h→120℃/3h→150℃/6h固化，冷卻脫模得到樹脂澆鑄體樣件。

2.2.2 復(fù)合材料單向板及NOL環(huán)制備

按樹脂澆注體配置濕法纏繞樹脂，使用預(yù)烘后的東麗T700碳纖維在涂有涂模劑的平板成型模具上纏繞成型，纏繞張力30N，最后按樹脂澆鑄體固化制度完成試樣固化制備單向板試樣；將配置好的樹脂膠液倒入40℃恒溫浸膠槽中，使用經(jīng)預(yù)烘的T700碳纖維在涂有脫模劑的模具上濕法纏繞成型，保持纏繞張力10N，纏繞結(jié)束后按照樹脂澆鑄體固化制度完成固化制備NOL環(huán)試樣。

2.2.3 纖維纏繞殼體制備

分別配置1.5wt.%MGO增強(qiáng)EP和空白纏繞樹脂，在數(shù)控纏繞機(jī)上將預(yù)烘后的T700碳纖維40℃下浸漬樹脂后按一定線型在涂刷有橡膠絕熱層的砂芯模表面減張力纏繞，纏繞過程中用刮膠板刮除殼體表面多余的膠液，控制纖維體積含量在58%～62%；纏繞完成后在殼體表面縱環(huán)向各纏繞一層玻璃纖維干紗，按90℃/3h→120℃/5h→150℃/8h固化后進(jìn)行水壓試驗(yàn)。殼體制備具體工藝流程如下：分段砂芯模制作→芯模組裝→機(jī)加→芯模表面處理→絕熱層貼片→濕法纏繞→固化→脫模機(jī)加→尺寸精度檢驗(yàn)→水壓爆破。

2.3 測(cè)試方法

纏繞樹脂粘溫特性采用NDJ-5S型粘度計(jì)測(cè)試（上海尼潤）；樹脂澆鑄體試樣依據(jù)GB/T 2567采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試（INSTRON 5500R）測(cè)試；復(fù)合材料單向板拉伸、彎曲及層間剪切性能依據(jù)GB/T 3354、GB/T 3356、GB/T 3357測(cè)試；復(fù)合材料NOL環(huán)拉伸和層間剪切性能測(cè)試依據(jù)GB/T 1458和GB/T 1461進(jìn)行，單向板及NOL環(huán)試樣在165℃下保溫15min后進(jìn)行高溫性能測(cè)試；試樣斷面形貌采用SEM（JSM-7001F）觀察；復(fù)合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和耐高溫性能通過DMA測(cè)試（Q800）；400mm纏繞殼體爆破壓力依據(jù)水壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)QJ 1392A通過水壓綜合測(cè)試系統(tǒng)（TJGB-2240C）測(cè)試。

3 結(jié)果與討論

3.1 MGO改性樹脂粘度分析

SRM殼體濕法纏繞成型要求纏繞樹脂能充分浸漬潤濕碳纖維，但是碳纖維的類石墨結(jié)構(gòu)使纖維表面呈化學(xué)惰性，與樹脂基體的浸潤性和化學(xué)反應(yīng)較弱，導(dǎo)致復(fù)合材料在過載時(shí)易分層失效，因此要求纏繞用的EP在較長的纏繞周期內(nèi)具有較低的粘度。GO力學(xué)性能優(yōu)異、反應(yīng)活性高，較大的比表面積和長徑比使GO在樹脂基體中具有較大的界面結(jié)合區(qū)域，在不影響纏繞樹脂粘度的情況下少量添加可顯著改善環(huán)氧基復(fù)合材料的機(jī)械性能和耐熱性。

纏繞樹脂粘度是濕法纏繞重要工藝參數(shù)，膠液粘度太大會(huì)導(dǎo)致纖維紗帶浸漬困難而帶膠過多，粘度過低膠液難以黏附在纖維束上，一般要求纏繞樹脂的粘度為200～800cP范圍才能對(duì)碳纖維有較好的浸潤效果，圖1是添加不同含量MGO纏繞樹脂的粘溫特性曲線。由圖可知，不同含量MGO增強(qiáng)EP粘度隨溫度升高在25～70℃間快速下降后趨于穩(wěn)定。未添加MGO的膠液在25℃下具有最低的初始粘度（460cP）和較寬的低粘度平臺(tái)溫度范圍（30～90℃），這表明TDE-85、AG-80配置的樹脂體系具有較好的反應(yīng)活性和較低的粘度，滿足濕法纏繞反應(yīng)性和工藝性需求；膠液粘度隨MGO添加量增加而上升，這是由于MGO表面的烷基結(jié)構(gòu)抑制了樹脂分子鏈熱運(yùn)動(dòng)和交聯(lián)纏結(jié)，使膠液粘度上升。添加1.0wt.%和1.5wt.%MGO的膠液在25℃下初始粘度為500cP、680cP且隨著溫度升高而顯著降低，在25～90℃之間均滿足濕法纏繞工藝要求；而當(dāng)MGO用量增加至2.0wt.%時(shí)，大量的填料分子抑制了樹脂分子的剪切運(yùn)動(dòng)，使膠液初始粘度急劇增大至960cP，低溫下不能直接用于濕法纏繞。殼體濕法纏繞過程中要求樹脂的粘度不能發(fā)生明顯變化，一般取膠液粘度增加至兩倍初始粘度所用時(shí)間為纏繞適用期。圖2是40℃下添加0wt.%和1.5wt.%MGO膠液粘度隨時(shí)間變化曲線，由于樹脂與固化劑在纏繞過程中會(huì)緩慢反應(yīng)生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，MGO改性前后膠液粘度均隨著纏繞時(shí)間延長而增大；1.5wt.%MGO改性的膠液粘度在8h內(nèi)均保持在685cP以內(nèi)，同時(shí)加入的MGO明顯降低了纏繞樹脂的粘度上升速率，這表明MGO增強(qiáng)的纏繞樹脂具有合適的粘度和足夠的適用期，滿足濕法纏繞反應(yīng)性和工藝性要求。

圖1 不同含量MGO樹脂膠液粘度溫曲線

圖2 不同含量MGO樹脂膠液粘度時(shí)間曲線

3.2 樹脂澆鑄體性能分析

纖維纏繞殼體性能主要由碳纖維、纖維/樹脂界面和樹脂基體性能決定，樹脂基體通過粘接作用使纖維與樹脂成為整體，同時(shí)傳遞纖維應(yīng)力，樹脂的韌性和耐熱性對(duì)殼體的力學(xué)性能和使用溫度有重要影響。TDE-85、AG-80樹脂和636環(huán)氧稀釋劑活性官能團(tuán)數(shù)量多，反應(yīng)活性高，直接固化后交聯(lián)密度大、脆性較高，本文利用納米GO優(yōu)異的力/熱性能改善了EP基體的韌性和耐熱性。圖3是加入不同比例MGO樹脂澆鑄體拉伸和彎曲性能關(guān)系曲線。

圖3 不同含量MGO澆鑄體彎曲性能

圖4 不同含量MGO澆鑄體拉伸性能

樹脂澆鑄體彎曲和拉伸性能可評(píng)價(jià)樹脂基體的韌性和機(jī)械性能，從圖4可知添加MGO增強(qiáng)的EP復(fù)合材料彎曲、拉伸性能均隨著MGO用量增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，添加1.5wt.%MGO的澆鑄體最大彎曲強(qiáng)度/模量、拉伸強(qiáng)度/模量相對(duì)未改性EP分別提高了32.4%、61.1%、30.2%和48.7%（分別為184MPa/4.8GPa、112MPa/4.98GPa），當(dāng)MGO含量增加至2.0wt.%時(shí)，澆鑄體力學(xué)性能明顯下降。添加1.5wt.% MGO澆鑄體拉伸試樣斷面結(jié)構(gòu)粗糙（見圖5），表面分布的大量不規(guī)則溝壑狀結(jié)構(gòu)通過吸收和傳遞能量抑制了載荷下裂紋的發(fā)展，使復(fù)合材料呈典型韌性破壞。這表明插層到EP分子中的MGO與樹脂基體形成了較大的界面結(jié)合區(qū)域，起到了骨架支撐作用，受力時(shí)外部載荷由樹脂基材經(jīng)界面?zhèn)鬟f至高強(qiáng)GO片層，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料的增強(qiáng)增韌；但是過多的MGO難以在樹脂基材中剝離分散，堆疊形成的結(jié)構(gòu)缺陷易造成應(yīng)力集中，降低了復(fù)合材料的機(jī)械性能。

圖5 1.5wt.%MGO增強(qiáng)EP澆鑄體斷面結(jié)構(gòu)

DMA法可反應(yīng)復(fù)合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和高溫下的力學(xué)性能，本文測(cè)試了1.5wt.%MGO增強(qiáng)樹脂澆鑄體的熱機(jī)械性能。從圖6可以看到MGO增強(qiáng)樹脂在40℃下的儲(chǔ)能模量高達(dá)2950MPa，這是由于MGO片層上的活性基團(tuán)與樹脂分子反應(yīng)生成共價(jià)鍵造成的位阻效應(yīng)抑制了樹脂大分子鏈的運(yùn)動(dòng)，使復(fù)合材料儲(chǔ)能模量升高。復(fù)合材料的通常取損耗因子tan的峰值溫度，從圖6可以看到復(fù)合材料的為242.1℃，這表明MGO增強(qiáng)的EP基體耐熱性能優(yōu)異，可用于耐高溫結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型。

圖6 1.5wt.%MGO增強(qiáng)EP復(fù)合材料DMA

3.3 T700/環(huán)氧樹脂NOL環(huán)及單向板力學(xué)性能分析

碳纖維增強(qiáng)EP復(fù)合材料層間由于沒有纖維承載，力學(xué)性能較為薄弱，在載荷作用下易發(fā)生開裂和分層，通過對(duì)樹脂基體增強(qiáng)增韌可以提高復(fù)合材料的層間性能。上述分析表明添加1.5wt.%MGO可顯著改善EP樹脂基體的力/熱性能，繼續(xù)通過纖維纏繞NOL環(huán)和單向板性能表征了MGO改性樹脂對(duì)纖維的粘接性、界面浸潤性及復(fù)合材料受力狀態(tài)下應(yīng)力傳遞能力。

表1 T700/環(huán)氧樹脂NOL性能

由表1可知，添加1.5wt.%MGO的T700/MGO-EP復(fù)合材料NOL拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和層間剪切強(qiáng)度相對(duì)未改性樹脂分別提高了38.8%、15.6%和24.1%，NOL環(huán)拉伸和層間剪切強(qiáng)度高于一般T700/EP復(fù)合材料的2.0GPa、55MPa。這表明MGO改性EP與碳纖維相容性好，具有較好的界面粘接性和浸潤性，MGO表面的含氧活性基團(tuán)與樹脂基體和碳纖維具有較好的反應(yīng)活性，從而提高了復(fù)合材料界面性能和載荷傳遞能力。165℃下MGO增強(qiáng)NOL環(huán)拉伸強(qiáng)度相對(duì)提高了30.2%，強(qiáng)度保留率達(dá)到91.5%，表明MGO改性復(fù)合材料具有較好的耐熱性能。

表2 T700/環(huán)氧樹脂單向板性能

表2列出了1.5wt.%MGO改性前后碳纖維纏繞單向板在常溫和165℃下力學(xué)性能。由表可知MGO改性纏繞單向板高低溫力學(xué)性能顯著提高，單向板拉伸、彎曲和層間剪切強(qiáng)度相對(duì)分別提高了14.7%、20.9%和16.4%，其中MGO增強(qiáng)單向板層間剪切強(qiáng)度達(dá)到70.4MPa，表明改性樹脂對(duì)碳纖維具有較好的浸潤性和粘接性，制備的復(fù)合材料在常溫和高溫下能較好地發(fā)揮碳纖維的強(qiáng)度特性。MGO增強(qiáng)單向板在165℃下拉伸、彎曲和層間剪切強(qiáng)度保留率高達(dá)92.1%、62.4%、92.8%，明顯高于未改性復(fù)合材料，說明改性后的復(fù)合材料單向板具有良好的高溫力學(xué)性能，可用于耐高溫結(jié)構(gòu)件制造。圖7是1.5wt.%MGO增強(qiáng)復(fù)合材料NOL環(huán)及單向板拉伸斷面形貌，可以看到室溫測(cè)試條件下試樣破壞斷面粗糙，斷口纖維排布緊密、斷口齊整，可見纖維拔出和留下的空槽，樹脂緊密粘附在纖維表面，沒有明顯的脫粘現(xiàn)象。這表明MGO改性EP對(duì)碳纖維具有較好的粘接性，形成了優(yōu)異的界面結(jié)合，能有效地傳遞和分散載荷，適用于濕法纏繞成型。

圖7 MGO增強(qiáng)復(fù)合材料斷面結(jié)構(gòu)

3.4 T700/MGO-EP復(fù)合材料在纏繞殼體上的應(yīng)用

上述力學(xué)性能測(cè)試表明，添加1.5wt.%MGO增強(qiáng)EP復(fù)合材料性能最優(yōu)，同時(shí)采用相同的纏繞工藝參數(shù)，以添加1.5wt.%MGO改性前后EP為纏繞樹脂，依據(jù)網(wǎng)格理論設(shè)計(jì)，通過濕法纏繞各制作了1臺(tái)400mm標(biāo)準(zhǔn)殼體用以驗(yàn)證MGO改性樹脂的纏繞工藝性和殼體綜合性能，表3給出了兩臺(tái)纏繞殼體水壓爆破結(jié)果。

表3 Ф400mm殼體爆破結(jié)果

從表3可知添加1.5wt.%MGO改性制備的400mm標(biāo)準(zhǔn)纏繞殼體爆破壓強(qiáng)相對(duì)未改性樹脂提高了16.9%，達(dá)到15.2MPa。圖8給出了兩臺(tái)纏繞殼體水壓爆破前后狀態(tài)變化，兩臺(tái)殼體爆破位置均發(fā)生在殼體筒身段，縱向和環(huán)向纖維均發(fā)揮了較好的強(qiáng)度而同時(shí)破壞，說明殼體在全封堵內(nèi)壓下受力均勻，沒有出現(xiàn)應(yīng)力集中而導(dǎo)致的低壓破壞，添加的高強(qiáng)改性氧化石墨烯MGO有效提高了樹脂基材的機(jī)械性能和載荷傳遞能力，有利于發(fā)揮碳纖維的高強(qiáng)特性，從而顯著提升了纖維纏繞殼體的爆破壓強(qiáng)。目前該樹脂配方已經(jīng)應(yīng)用于某型纏繞殼體，滿足濕法纏繞工藝性和適用期要求，并順利通過了水壓、靜力和地面試車試驗(yàn)。

圖8 MGO改性Ф400mm纏繞殼體水壓爆破前后狀態(tài)

4 結(jié)束語

a. 本文采用具有優(yōu)異力學(xué)性能和熱性能的改性氧化石墨烯MGO納米填料增強(qiáng)增韌EP基體，添加1.5wt.%MGO改性制備的纏繞樹脂具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐熱性，常溫下樹脂粘度僅為500cP，具有較寬的低粘度平臺(tái)溫度范圍，可直接用于濕法纏繞；添加的MGO降低了樹脂體系粘度上升速率，40℃下8h粘度小于685cP，對(duì)纖維具有較好的浸潤性，滿足濕法纏繞工藝適用期要求。

b. 插層到樹脂分子中的MGO與樹脂基體形成了較大的界面結(jié)合區(qū)域，起到了骨架支撐作用，受力時(shí)外部載荷由樹脂基材經(jīng)界面?zhèn)鬟f至高強(qiáng)MGO片層從而提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐熱性。MGO增強(qiáng)樹脂澆注體彎曲強(qiáng)度/模量、拉伸強(qiáng)度/模量相對(duì)未改性樹脂分別提高了32.4%/61.1%、30.2%/48.7%。DMA結(jié)果表明MGO表面活性基團(tuán)與樹脂分子反應(yīng)形成的位阻效應(yīng)提高了復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)242.1℃，說明MGO增強(qiáng)EP耐熱性能優(yōu)異，適用于耐高溫結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型。

c. MGO較好的反應(yīng)活性與碳纖維和樹脂基體形成了較好的界面結(jié)合，改性樹脂對(duì)碳纖維具有較好的粘接浸潤性和載荷下的應(yīng)力傳遞能力，纏繞制備的纖維纏繞復(fù)合材料在常溫和高溫下能較好地發(fā)揮碳纖維的強(qiáng)度特性。添加1.5wt.%MGO改性制備的T700碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料NOL環(huán)拉伸/剪切強(qiáng)度相對(duì)提高至2450MPa、72MPa，165℃下強(qiáng)度保留率達(dá)到88.7%和91.5%；改性制備的單向板拉伸、彎曲和層間剪切強(qiáng)度相對(duì)提高了14.7%、20.9%和16.4%，165℃下強(qiáng)度保留率達(dá)到92.1%、62.4%和92.8%；MGO改性樹脂纏繞工藝性良好，制備的400mm纏繞殼體水壓爆破壓強(qiáng)達(dá)到15.2MPa，在SRM殼體制造領(lǐng)域展現(xiàn)出較好的應(yīng)用前景。

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Application Research of Modified Graphene Oxide on Solid Rocket Motor Case

Jiang WeiWei HongFang WenbinChen ChangshengZeng TiantianChen Haikun

(1. Hubei Sanjiang Space Jiangbei Mechanical Engineering Co., Ltd., Xiaogan 432000；2. The First Military Representative of the PLA Rocket Force Armament Department in Xiaogan Area, Xiaogan 432000)

In this paper, modified graphene oxide (MGO) reinforced epoxy resin matrix and its application in solid rocket motor case were studied, and a400mm fiber-wound case was fabricated by wet winding. The viscosity-temperature characteristics, the mechanical and thermal properties of the cured resin, and the mechanical properties of the fiber-wound oneway plate/NOL ring at room temperature and 165℃ were tested. The results showed that MGO reinforced epoxy resin has better winding processability and pot lofe, and the viscosity is only 685cP after 8h at 40℃. The MGO modified resin has good adhesion, wettability and stress transmission capacity under load, which improves the mechanical properties and heat resistance of composite materials. Theof epoxy resin poured body prepared by adding 1.5wt.%MGO reinforced reached 242.1℃, the interlayer shear strength of the NOL ring and the oneway plate increased by 24.1% and 14.7%, respectively. The prepared400mm solid rocket motor filament wound case was evaluated by hydraulic bursting test, and the burst pressure reached 15.2MPa.

modified graphene oxide；epoxy resin；mechanical properties/thermal properties；wet winding；solid rocket motor case

裝備預(yù)研航天科工聯(lián)合基金支持項(xiàng)目。

蔣偉（1989），工程師，復(fù)合材料專業(yè)；研究方向：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體成型工藝研究。

2020-12-20