CN108641666B - 一种飞机油箱密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机油箱密封胶，由基膏和硫化膏组成，按重量份数计，基膏的组成为：液体聚硫生胶100份、氟改性空心玻璃微球0.5～10份、碳酸钙20～50份、气相二氧化硅1～10份、十八烷酸盐0.5～5份、环氧树脂1～10份、邻苯二甲酸丁苄酯10～20份；按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、邻苯二甲酸丁苄酯10～20份、1,3‑联苯基胍2～10份、炭黑10～30份；基膏与硫化膏的重量比为5～20:1。将基膏与硫化膏按比例混合均匀即得飞机油箱密封胶。本发明飞机油箱密封胶具有显著的疏油性，能有效耐航空燃油，减少密封胶体积收缩引发的飞机漏油事件，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种飞机油箱密封胶及其制备方法

技术领域

本发明属于密封胶领域，涉及一种飞机油箱密封胶及其制备方法。

背景技术

航空材料是飞机性能不断提高、发展的基本保障，其中飞机油箱密封胶起着重要作用。随着航空工业的飞速发展，对飞机油箱密封材料的性能要求也越来越高。

目前常用的飞机油箱密封胶为聚硫密封胶。在实际使用及飞机维护维修中发现，由于聚硫密封胶分子链含有大量-C-C键，且硫化点为键能较低的-S-S-键，仅为246kJ/mol，极容易被航空煤油溶胀后，密封胶网络空间增大，与航空煤油有一定溶解度的小分子增塑剂迁移溶入燃油中，进一步形成更多空隙，在航空煤油热氧双重作用下发生二硫键断裂，使聚硫密封胶从60℃开始即出现变软、失去粘附力等性能下降的现象，导致飞机燃油泄漏，极大威胁到航空安全。因此，现在急需一种飞机油箱密封胶，能有效耐航空燃油，防止溶胀和小分子迁移造成空隙，不被高温航空煤油中热氧分解导致分子链断裂而失粘力学强度明显下降。

含氟的聚合物具有表面能低、疏油疏水，能在聚合物表面形成疏油层，空心玻璃微球可有效耐热但表面亲水。用含氟聚合物对空心玻璃微球表面进行疏油改性，作为填料添加到聚硫密封胶中，空心玻璃微球表面的含氟聚硅氧烷会形成低表面能的微纳米疏油结构，减小航空煤油对密封胶的接触角且难以浸润飞机油箱密封胶，从而降低航空煤油对密封胶的溶胀。但是，含氟的聚合物粘附性较差，密封胶对基材的粘接能力降低，导致飞机油箱密封胶脱粘失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种飞机油箱密封胶及其制备方法。

本发明具体提供了如下的技术方案：

1、一种飞机油箱密封胶，由基膏和硫化膏组成，按重量份数计，基膏的组成为：液体聚硫生胶100份、氟改性空心玻璃微球0.5～10份、碳酸钙20～50份、气相二氧化硅1～10份、十八烷酸盐0.5～5份、环氧树脂1～10份、邻苯二甲酸丁苄酯10～20份；按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、邻苯二甲酸丁苄酯10～20份、1,3-联苯基胍2～10份、炭黑10～30份；基膏与硫化膏的重量比为5～20:1。

进一步，按重量份数计，基膏的组成为：液体聚硫生胶100份、氟改性空心玻璃微球3～5份、碳酸钙30～50份、气相二氧化硅5～6份、十八烷酸盐1～3份、环氧树脂8～10份、邻苯二甲酸丁苄酯10～15份。

进一步，按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、邻苯二甲酸丁苄酯10～15份、1,3-联苯基胍8～10份、炭黑15～20份。

进一步，基膏与硫化膏的重量比为100:9。

进一步，所述氟改性空心玻璃微球为全氟聚醚三甲氧基硅烷改性空心玻璃微球。

进一步，所述氟改性空心玻璃微球的密度为0.15-0.65g/cm3，粒径为2-120μm，壁厚为1-2μm，抗压强度为3-125MPa。

进一步，所述液体聚硫生胶的重均分子量为1000～7000。

进一步，所述氟改性空心玻璃微球的制备方法包括以下步骤：

(1)酸洗：将30wt％双氧水和浓硫酸按体积比7:3混合，混合溶液中加入空心玻璃微球，超声30min洗涤后过滤并干燥；

(2)碱洗：将30％wt双氧水、25％wt氨水和水按体积比1:1:5的混合，混合溶液中加入空心玻璃微球，在55±5℃下超声60min，过滤后干燥；

(3)表面改性：将全氟聚醚三甲氧基硅烷溶于1％wt的乙醇溶液中，pH值调节至3.0，加入经酸洗和碱洗预处理过的空心玻璃微球，50℃超声搅拌2小时后过滤并干燥，得到氟改性空心玻璃微球。

2、一种飞机油箱密封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量比称取液体聚硫生胶、氟改性空心玻璃微球、碳酸钙、气相二氧化硅、十八烷酸盐、环氧树脂、邻苯二甲酸丁苄酯，在行星搅拌机上混合后即得基膏；

(2)按重量比称取二氧化锰、邻苯二甲酸丁苄酯、1,3-联苯基胍、炭黑，在三辊研磨机上研磨后即得硫化膏；

(3)使用时，将基膏与硫化膏按比例混合均匀即得飞机油箱密封胶。

本发明的有益效果在于：与目前波音空客上广泛使用的进口油箱密封胶PR-1422和P/S890相比，本发明的飞机油箱密封胶表面具有显著疏油性，浸泡在90℃航空煤油中28天后，密封胶的力学性能明显优于进口密封胶PR-1422和P/S 890，特别是剥离强度远高于进口密封胶。本发明密封胶能有效耐航空燃油，降低航空煤油溶胀，解决了密封胶溶胀引起的小分子增塑剂迁移到航空煤油中导致的密封胶分子链断裂而软化、失粘引发的飞机漏油的问题，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：

图1为密封胶3和进口密封胶P/S 890对3^#航空煤油接触角示意图。

图2为航空煤油浸泡的密封胶3的扫描电子显微镜(SEM)图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

氟改性空心玻璃微球的制备：

(1)酸洗：将30wt％双氧水和浓硫酸按体积比7:3混合，混合溶液中加入空心玻璃微球，超声30min洗涤后过滤并干燥；

(2)碱洗：将30％wt双氧水、25％wt氨水和水按体积比1:1:5的混合，混合溶液中加入空心玻璃微球，在55±5℃下超声60min，过滤后干燥；

(3)表面改性：将全氟聚醚三甲氧基硅烷溶于1％wt的乙醇溶液中，pH值调节至3.0，加入5g经酸洗和碱洗预处理过的空心玻璃微球，50℃超声搅拌2小时后过滤并干燥，得到氟改性空心玻璃微球。

实施例2

飞机油箱密封胶的制备：

取100g液体聚硫生胶、0.5g氟改性空心玻璃微球、40g碳酸钙、5g气相二氧化硅、1g十八烷酸盐、20g邻苯二甲酸丁苄酯和5g环氧树脂，在三辊研磨机上研磨10分钟后作为基膏；取100g二氧化锰、20g邻苯二甲酸丁苄酯、5g 1,3-联苯基胍和10g炭黑，在三辊研磨机上研磨10分钟后作为硫化膏，得到双组分密封剂，使用时将两组分混合搅拌均匀后得到密封胶1。

实施例3

飞机油箱密封胶的制备：

取100g液体聚硫生胶、1g氟改性空心玻璃微球、20g碳酸钙、10g气相二氧化硅、2g十八烷酸盐、15g邻苯二甲酸丁苄酯和8g环氧树脂，在三辊研磨机上研磨5分钟后作为基膏；取100g二氧化锰、10g邻苯二甲酸丁苄酯、10g 1,3-联苯基胍和15g炭黑，在三辊研磨机上研磨5分钟后作为硫化膏，得到双组分密封剂，使用时将两组分混合搅拌均匀后得到密封胶2。

实施例4

飞机油箱密封胶的制备：

取100g液体聚硫生胶、3g氟改性空心玻璃微球、50g碳酸钙、6g气相二氧化硅、1g十八烷酸盐、10g邻苯二甲酸丁苄酯和10g环氧树脂，在三辊研磨机上研磨5分钟后作为基膏；取100g二氧化锰、10g邻苯二甲酸丁苄酯、10g 1,3-联苯基胍和20g炭黑，在三辊研磨机上研磨5分钟后作为硫化膏，得到双组分密封剂，使用时将两组分混合搅拌均匀后得到密封胶3。

实施例5

飞机油箱密封胶的制备：

取100g液体聚硫生胶、5g氟改性空心玻璃微球、30g碳酸钙、5g气相二氧化硅、3g十八烷酸盐、10g邻苯二甲酸丁苄酯和10g环氧树脂，在三辊研磨机上研磨10分钟后作为基膏；取100g二氧化锰、15g邻苯二甲酸丁苄酯、8g 1,3-联苯基胍和15g炭黑，在三辊研磨机上研磨10分钟后作为硫化膏，得到双组分密封剂，使用时将两组分混合搅拌均匀后得到密封胶4。

实施例6

本发明制备的密封胶和进口密封胶性能对比研究

1、实验材料

实施例2-4制备的密封胶；

PPG公司生产的整体油箱聚硫密封胶PR-1422；

PPG公司生产的整体油箱聚硫密封胶P/S 890。

2、实验方法与结果分析

①触角测试

用接触角仪测量目前民用飞机使用的3^#航空燃油在本发明的密封胶表面及进口密封胶PR-1422、P/S 890表面的接触角，结果如表1所示，从表1中可以看出，本发明的密封胶的接触角远大于两种进口密封胶，航空煤油在密封胶3和密封胶4表面形成128°和131°的接触角，停留时间长，说明航空煤油不容易浸润到本发明的密封胶中，由此可见，进口密封胶的疏油性能较差，而本发明的密封胶疏油性能很好。

图1中(a)是进口密封胶PR-1422，(b)是本发明的密封胶3。从图中可以看出，航空煤油很快渗透进进口密封胶PR-1422，对密封胶的性能造成破坏。

表1密封胶接触角测量值

②力学性能测试

参照标准ASTM D4054附录中表A3.2的要求，在93℃的3^#航空煤油中浸泡28天后，按照标准ASTM D412、ASTM D471、ASTM D2240、SAE AS5127/1，分别测试本发明密封胶和进口密封胶PR-1422、P/S 890在93℃航空燃油中浸泡28天前后的拉伸性能、体积变化、硬度变化和剥离强度变化，测试结果如表2所示。

表2密封胶力学性能

上述结果表明，本发明的密封胶1-4浸泡在90℃航空燃油中28天前后的拉伸强度和断裂伸长率都优于进口密封胶PR-1422、P/S 890；浸泡后的拉伸强度、断裂伸长率、硬度的减小率和体积的变化率明显低于进口密封胶PR-1422、P/S 890。

最重要的是，本发明密封胶3和4的剥离强度都优于进口密封胶PR-1422、P/S 890，并且，浸泡后的剥离强度变化率相比于进口产品较小，剥离强度剩余值明显更高。剥离强度由密封胶分子内聚强度决定。密封胶分子内作用强度越大，则对油箱材料粘接性越好，表现为剥离强度值越高。密封胶发生增塑剂迁移和分子链降解等现象，会导致密封胶内分子间隙变大和交联度下降，密封胶内聚强度降低，最终表现为剥离强度值降低。本发明的密封胶一方面由于氟改性空心玻璃微球的加入，能有效耐飞机燃料而避免了增塑剂迁移和分子链降解导致的黏附力降低，一方面氟改性空心玻璃微球并没有降低密封胶力学性能，得到的密封胶的力学性能比进口密封胶更优异。当氟改性空心玻璃微球的加入量逐渐增加，密封胶的剥离强度出现先增加后下降的趋势。从表2中可以看出，密封胶3的剥离强度最高，而密封胶4的剥离强度略有降低，因为氟聚合物的粘性较差，加入量过多会影响密封胶的粘接性能，容易导致飞机油箱密封胶失粘。

③形貌特征

用扫描电子显微镜(SEM)观察在90℃航空燃油中浸泡28天后的密封胶形貌，结果如图2所示。从图2可以看出，本发明密封胶3浸泡前后的表面形貌并无太大改变，没有材料断裂、小分子析出造成的皮袍、孔洞等缺陷。

④抽提实验

参照GB 1690的试验方法,把93℃的3^#航空煤油中浸泡28天后的密封胶1-4和进口密封胶PR-1422、P/S 890裁剪成25*25*2mm³的试片，放入300ml的25℃丁酮中浸泡，每隔24h称重一次至重量不再变化；然后放入50℃鼓风干燥箱，每隔24h称重一次至重量不再变化。再次放入新的300m L的25℃丁酮中浸泡，重复上述操作，直至烘干后的重量不再变化即认为试片中的小分子已经抽提完毕，计算试片失重率如表3。

实验结果显示：本发明密封胶的试片失重率明显低于进口密封胶PR-1422、P/S890，表明本发明密封胶比进口密封胶PR-1422、P/S 890耐航空煤油性能更佳，在实际服役过程中接触到航空煤油也不易发生配方比例变化和分子链降解而影响密封胶综合性能。

表3试片重量变化

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种飞机油箱密封胶，由基膏和硫化膏组成，其特征在于：按重量份数计，基膏的组成为：液体聚硫生胶100份、氟改性空心玻璃微球3～5份、碳酸钙30～50份、气相二氧化硅5～6份、十八烷酸盐1～3份、环氧树脂8～10份、邻苯二甲酸丁苄酯10～15份；按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、邻苯二甲酸丁苄酯10～20份、1,3-联苯基胍2～10份、炭黑10～30份；基膏与硫化膏的重量比为5～20:1；所述氟改性空心玻璃微球为全氟聚醚三甲氧基硅烷改性空心玻璃微球。

2.根据权利要求1所述的一种飞机油箱密封胶，其特征在于：按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、邻苯二甲酸丁苄酯10～15份、1,3-联苯基胍8～10份、炭黑15～20份。

3.根据权利要求1所述的一种飞机油箱密封胶，其特征在于：基膏与硫化膏的重量比为100:9。

4.根据权利要求1所述的一种飞机油箱密封胶，其特征在于：所述氟改性空心玻璃微球的密度为0.15-0.65g/cm³，粒径为2-120μm，壁厚为1-2μm，抗压强度为3-125MPa。

5.根据权利要求1所述的一种飞机油箱密封胶，其特征在于：所述液体聚硫生胶的重均分子量为1000～7000。

6.根据权利要求1所述的一种飞机油箱密封胶，其特征在于：所述氟改性空心玻璃微球的制备方法包括以下步骤：

(1)酸洗：将30wt％双氧水和浓硫酸按体积比7:3混合，混合溶液中加入空心玻璃微球，超声30min洗涤后过滤并干燥；

(2)碱洗：将30％wt双氧水、25％wt氨水和水按体积比1:1:5的混合，混合溶液中加入空心玻璃微球，在55±5℃下超声60min，过滤后干燥；

(3)表面改性：将全氟聚醚三甲氧基硅烷溶于1％wt的乙醇溶液中，pH值调节至3.0，加入经酸洗和碱洗预处理过的空心玻璃微球，50℃超声搅拌2小时后过滤并干燥，得到氟改性空心玻璃微球。

7.权利要求1-6任一所述的一种飞机油箱密封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量比称取液体聚硫生胶、氟改性空心玻璃微球、碳酸钙、气相二氧化硅、十八烷酸盐、环氧树脂、邻苯二甲酸丁苄酯，在行星搅拌机上混合后即得基膏；

(2)按重量比称取二氧化锰、邻苯二甲酸丁苄酯、1,3-联苯基胍、炭黑，在三辊研磨机上研磨后即得硫化膏；

(3)使用时，将基膏与硫化膏按比例混合均匀即得飞机油箱密封胶。

Images