CN109021912B - 一种飞机环保密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机环保密封胶，按重量份数计，基膏的组成为：液体聚硫生胶100份、活性纳米碳酸钙20～50份、轻质碳酸钙1～10份、气相二氧化硅1～10份、硬脂酸镁0.5～5份、对苯二甲酸二辛酯10份、乙烯基三乙氧基硅烷0.1～3份；按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、对苯二甲酸二辛酯8～20份、1,3‑联苯基胍0.1～10份、炭黑10～30份、环氧树脂1～10份、硫磺0.1～3份；基膏与硫化膏的重量比为5～20:1。本发明的飞机环保密封胶满足欧盟的环保要求，未使用邻苯二甲酸酯类增塑剂，对飞机制造、维修人员的身体健康无害。加入环保增塑剂后耐航空煤油性能增加，减少了增塑剂的迁移和密封胶的分子链降解导致的密封胶质量下降，降低密封胶性能下降引发的飞机漏油的概率，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种飞机环保密封胶及其制备方法

技术领域

本发明属于密封胶领域，涉及一种飞机环保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，其中飞机密封胶起着重要作用。随着航空工业的飞速发展，对飞机密封材料的性能要求也越来越高。

目前进口飞机密封胶常用的聚硫密封胶配方中几乎全部使用邻苯二甲酸酯类作为增塑剂。然而，欧盟2005/84/EC指令规定15种邻苯二甲酸类物质被认为是有害物质，限制使用。邻苯二甲酸盐的接触可以损害儿童的肝脏、肾脏并可能导致儿童性早熟；也可通过皮肤和呼吸道进入人体，使女性患乳腺癌的几率增高并可能影响他们生育的男婴的生殖系统；还可导致男性的精子数量减少、精子心态异常、活力降低并可导致男性睾丸癌的发生。

为了防止国产大飞机项目出口国外的环保贸易壁垒，为了减少密封胶使用时对飞机制造人员、维修人员造成的身体伤害，本发明用对苯二甲酸二辛酯替代邻苯二甲酸类增塑剂。经实验结果证明，对苯二甲酸二辛酯不仅是环保无毒，更具有耐热性、低温柔韧性、抗燃油抽提性更佳等多种优势。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种飞机环保密封胶及其制备方法。

具体提供如下的技术方案：

1、一种飞机环保密封胶，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、活性纳米碳酸钙20～50份、轻质碳酸钙1～10份、气相二氧化硅1～10份、硬脂酸镁0.5～5份、对苯二甲酸二辛酯10份、乙烯基三乙氧基硅烷0.1～3份；按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、对苯二甲酸二辛酯8～20份、1,3-联苯基胍0.1～10份、炭黑10～30份、环氧树脂1～10份、硫磺0.1～3份；基膏与硫化膏的重量比为5～20:1。

进一步，基膏的组成为：液体聚硫生胶100份、活性纳米碳酸钙30份、轻质碳酸钙5份、气相二氧化硅1份、硬脂酸镁1份、对苯二甲酸二辛酯10份、乙烯基三乙氧基硅烷0.5份；按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、对苯二甲酸二辛酯10份、1,3-联苯基胍8份、炭黑10份、环氧树脂10份、硫磺0.3份。

进一步，所述基膏与硫化膏的重量比为100:9。

进一步，所述液体聚硫生胶为重均分子量为2000和4500的液体聚硫生胶按质量比4:6混合。

2、飞机环保密封胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量比称取液体聚硫生胶、活性纳米碳酸钙、轻质碳酸钙、气相二氧化硅、硬脂酸镁、乙烯基三乙氧基硅烷、对苯二甲酸二辛酯，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、对苯二甲酸二辛酯、1,3-联苯基胍、炭黑、环氧树脂、硫磺，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环保密封胶。

本发明的有益效果在于：与目前广泛使用的邻苯二甲酸类增塑剂相比，本发明的飞机环保密封胶耐高温性、低温柔韧性更佳、耐航空煤油性均更佳。浸泡在93℃航空煤油中28天后，密封胶的力学性能、低温柔韧性能和质量损失率更优于使用邻苯二甲酸类的增塑剂的密封胶。本发明密封胶能有效防止增塑剂在航空燃油中迁出，降低航空煤油溶胀导致的密封胶软化、失粘引发的密封胶失效的问题，具有广阔的市场应用前景。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

飞机环保密封胶的制备：

取100g液体聚硫生胶、30g活性纳米碳酸钙、5g轻质碳酸钙、1g气相二氧化硅、硬脂1g酸镁、10g对苯二甲酸二辛酯、0.5g乙烯基三乙氧基硅烷，在三辊研磨机上研磨10分钟后作为基膏；取100g二氧化锰、20g对苯二甲酸二辛酯、8g 1,3-联苯基胍、10g炭黑、10g环氧树脂、硫磺0.3份，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2

飞机环保密封胶的制备：

取100g液体聚硫生胶、30g活性纳米碳酸钙、5g轻质碳酸钙、1g气相二氧化硅、硬脂1g酸镁、20g对苯二甲酸二辛酯、0.5g乙烯基三乙氧基硅烷，在三辊研磨机上研磨10分钟后作为基膏；取100g二氧化锰、20g对苯二甲酸二辛酯、8g 1,3-联苯基胍、10g炭黑、10g环氧树脂、硫磺0.3份，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2。

实施例3

飞机非环保密封胶的制备：

取100g液体聚硫生胶、30g活性纳米碳酸钙、5g轻质碳酸钙、1g气相二氧化硅、硬脂1g酸镁、10g邻苯二甲酸丁苄脂、0.5g乙烯基三乙氧基硅烷，在三辊研磨机上研磨10分钟后作为基膏；取100g二氧化锰、20g邻苯二甲酸丁苄脂、8g 1,3-联苯基胍、10g炭黑、10g环氧树脂、硫磺0.3份，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4性能测试与分析

①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对比例在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、剥离强度变化和低温柔韧性，测试结果如表1所示。

表1密封胶力学性能

从配方来看，密封胶1和密封胶3的增塑剂含量相同，均为10g，而增塑剂种类不同，密封胶1为对苯二甲酸二辛酯，密封胶3为邻苯二甲酸丁苄脂，密封胶2的增塑剂用量20g，为密封胶1和密封胶3的两倍。

浸泡在93℃航空燃油中28天后，密封胶1的拉伸强度、断裂伸长率、硬度和剥离强度的下降率及低温柔韧性均优于密封胶2和密封胶3。

对比密封胶1和2可以发现，密封胶2的初始拉伸强度较低而断裂伸长率较高，因为增加了增塑剂用量则其余组分的比例相应减小，而增塑剂是小分子仅起增加柔韧性和降粘，过量会降低整体力学强度。浸泡过3#航空煤油后，密封胶2的拉伸强度、断裂伸长率和硬度等力学性能下降明显，体积收缩率更大，说明其力学性能稳定性很差；-54℃的低温柔韧性试验中有脱粘现象，印证了浸热油后剥离强度下降较多，从而对铝合金飞机机身材料的粘接性能更差，说明密封胶2更不耐航空煤油。

对比密封胶1和密封胶3可以发现，两者的初始力学性能差不多，浸泡过3#航空煤油后，密封胶1的力学性能下降比密封胶3下降得少，体积收缩率更小，表明密封胶1的力学性能稳定性更好；而密封胶3在低温柔韧性试验中出现裂纹，则可能是增塑剂柔性小分子迁出较多导致密封胶材料变硬，说明其浸热油后在飞机高空服役中(温度为-54℃)更可能出现裂纹的失效方式。说明含对苯二甲酸二辛酯的密封胶1比含邻苯二甲酸丁卞酯的密封胶3的耐航空煤油的力学性能稳定性和耐低温柔韧性更佳。

②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、2、3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2。

表2试片重量变化

实验结果显示：密封胶1的试片失重率明显低于密封胶2和密封胶3，密封胶2的增塑剂用量是密封胶1的两倍，重量损失最多，说明增塑剂的迁出量和增塑剂的用量密不可分，而密封胶3采用邻苯二甲酸丁苄脂作为增塑剂，比密封胶1有更高失重，说明增塑剂的迁出量和增塑剂的种类有关，本发明的对苯二甲酸二辛酯增塑剂比邻苯类的增塑剂具有更低的迁出量。

综上所述，密封胶1在实际服役过程中接触到航空煤油也不易发生配方中成分迁出和降解而影响密封胶综合性能，说明对苯二甲酸二辛酯不仅是一种环保增塑剂，其在航空密封胶中更发挥着耐高温航空煤油的功能，使密封胶在热航空煤油接触下力学性能和耐低温柔韧性能更稳定。

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 (5)

1.一种飞机环保密封胶，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、活性纳米碳酸钙20～50份、轻质碳酸钙1～10份、气相二氧化硅1～10份、硬脂酸镁0.5～5份、对苯二甲酸二辛酯10份、乙烯基三乙氧基硅烷0.1～3份；按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、对苯二甲酸二辛酯8～20份、1,3-联苯基胍0.1～10份、炭黑10～30份、环氧树脂1～10份、硫磺0.1～3份；基膏与硫化膏的重量比为5～20:1。

2.根据权利要求1所述的飞机环保密封胶，其特征在于，基膏的组成为：液体聚硫生胶100份、活性纳米碳酸钙30份、轻质碳酸钙5份、气相二氧化硅1份、硬脂酸镁1份、对苯二甲酸二辛酯10份、乙烯基三乙氧基硅烷0.5份；按重量份数计，硫化膏的组成为：二氧化锰100份、对苯二甲酸二辛酯10份、1,3-联苯基胍8份、炭黑10份、环氧树脂10份、硫磺0.3份。

3.根据权利要求1所述的飞机环保密封胶，其特征在于：所述基膏与硫化膏的重量比为100:9。

4.根据权利要求1所述的飞机环保密封胶，其特征在于：所述液体聚硫生胶为重均分子量为2000和4500的液体聚硫生胶按质量比4:6混合。

5.权利要求1-4任一所述的飞机环保密封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量比称取液体聚硫生胶、活性纳米碳酸钙、轻质碳酸钙、气相二氧化硅、硬脂酸镁、乙烯基三乙氧基硅烷、对苯二甲酸二辛酯，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、对苯二甲酸二辛酯、1,3-联苯基胍、炭黑、环氧树脂、硫磺，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环保密封胶。