CN110982388A - 一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，是由A、B两种组份混合而成的腻子状材料；其中A组分是由液体橡胶、液体环氧树脂、滑石粉组成；B组份胺类固化剂。使用时，将A组分与B组分的质量比为100:8~100:15充分混合，并采用刮涂的方法施涂到部件表面，室温充分固化即得可磨耗封严涂层。该材料对金属及复合材料基材具有良好的附着力，具备优良的可磨耗性及耐气流冲蚀的性能，用于航空发动机风扇/增压级部位，当涂层与运转零件摩擦时，涂层本身可被磨削，而不使零件受到磨损，同时可控制转动部件与非转动部件之间的间隙，起封气和封油的作用，减少压缩气流的损失和滑油的漏失，以提高发动机的效率、降低发动机油耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种室温固化型涂料，尤其涉及一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，主要用于调整控制航空发动机转动部件与静子部件之间的间隙，减少压缩气流的损失和滑油的漏失，提高发动机的功率，降低燃油消耗。
背景技术
随着航空技术的日益发展及能源的日渐短缺，要求发动机具有更高的效率，而提高发动机效率的重要措施之一便是采用封严涂层，其性能优劣对发动机的性能、可靠性、寿命和维护性具有重要影响。理想的封严涂层应既有足够的强度抵抗外部颗粒及气体的冲蚀， 又可被刮削，在叶片与涂层发生摩擦接触时涂层被刮削而叶片尖端不磨损，涂层不脱落， 同时缩小气路，封严间隙，减少气体漏泄，提高飞机发动机的工作效率等性能。近年来，封严结构在航空发动机结构设计中起着越来越重要的作用，是否使用封严、所用封严材料的性能水平高低和效果好环，已成为现代航空发动机设计水平高低的重要标志。
目前国内有关封严涂层的种类主要是金属封严涂层为主，该类涂层较硬，当转子叶片与此碰磨时对叶片磨损较重，如果是钛合金叶片和钛合金鼓筒，还容易导致叶尖和鼓筒篦齿产生裂纹，影响发动机的使用安全；同时叶片磨短对发动机推力影响很大，为了提高性能对磨损严重的叶片不得不进行更换，对发动机的安全性、保障性、维修性、经济性都产生不利影响。与金属封严材料相比，非金属封严材料能够更好地保护与此配合的转动件免于磨损，延长发动机的使用寿命。特别是随着大涵道比发动机的研制，在低温段的风扇/增压级部分的封严涂层由于尺寸较大，现有金属封严涂层在工艺及应用需求方面不能满足大涵道比发动机使用要求，而非金属封严材料由于密度小、成型工艺简单，零件变形较小，维修性好等优点获得广泛应用，如美国、欧洲一些国家目前研制的CFM56、V2500、PW4000、PW6000、GE90 等系列发动机大量采用橡胶封严材料来减小风扇或增压级转子叶片的磨损，同时还采用填充空心玻璃珠的液体橡胶材料来固定风扇增压级静子叶片，并用于级间封严。目前，国内使用的封严材料基本以金属封严涂层为主。在非金属封严涂层材料方面，中国发明专利01101146.7 中公布了一种滑石粉填充的热固化可磨耗涂层材料（固化温度为180℃），主要用于航空发动机压气机匣封严环和静子半环以及某些轴套等部位，该材料需要解决200℃以下的可磨耗及封严问题。随着我国大涵道比发动机的研制，在风扇/增压级部分的封严涂层由于零件尺寸较大，并且相关基底采用复合材料，加热固化的可磨耗涂层已不能满足使用需求，因此急需发展新型室温固化的可磨耗封严材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料。
本发明具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，是由A、B两种组份混合而成的腻子状材料；其中A组分是由液体橡胶、液体环氧树脂、滑石粉组成；B组份胺类固化剂，且A组分与B组分的质量比为100:8~100:15。
A组分的制备：按重量百分数称取液体橡胶5~15%、液体环氧树脂30~45%、滑石粉40~65%，倒入真空捏合机中，在真空度600毫米汞柱状态下捏合1.5~2小时，得A组分。其中，液体橡胶和选用聚硫橡胶，平均分子量为800~1200；液体环氧树脂采用双酚A型环氧树脂，环氧值为0.23~0.56；滑石粉的粒径为325目以上。
B组份胺类固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、乙二胺中的一种。
使用时，按A组分与B组分的质量比为100:8~100:15充分混合，并采用刮涂的方法施涂到部件表面，18~25℃充分固化（一般固化7天性能达到最佳），即得可磨耗封严涂层。
按上述方法制备的可磨耗封严涂层的主要性能如下：
1、涂料外观：均匀并且无外来杂质。
2、涂层外观及加工性能：均匀、连续，无明显气泡，无鼓起，无剥层，机加工时不掉块脱落。
3、涂层热膨胀系数：与复合材料及金属底材相匹配。即在金属或复合材料底材上制备好涂层，于200℃±3℃条件下恒温3小时，取出在大气中冷却至室温，再置于干冰中2小时，恢复室温后涂层不发生裂纹和脱落。
4、涂层的剪切强度：≥10Mpa。
5、涂层的材料密度：1.5~1.7 g/ml。
本发明以聚硫橡胶改性的液体环氧树脂为基础粘结剂，以滑石粉为填料，脂肪族胺为固化剂组成的双组份可磨耗封严功能的材料是一种室温固化型的涂层材料，该材料对金属及复合材料基材具有良好的附着力，具备优良的可磨耗性及耐气流冲蚀的性能，用于航空发动机风扇/增压级部位，当涂层与运转零件摩擦时，涂层本身可被磨削，而不使零件受到磨损，同时可控制转动部件与非转动部件之间的间隙，起封气和封油的作用，减少压缩气流的损失和滑油的漏失，以提高发动机的效率、降低发动机油耗。另外，本发明改善了现有滑石粉填充的可磨耗涂层需要加热固化的不足，可适用于大涵道比发动机的风扇/增压级部分。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过具体实施例对本发明室温固化型可磨耗封严涂层的制备方法方法做进一步说明。
实施例1
称取环氧值为0.48~0.54的液体环氧树脂440g、聚硫橡胶40g、滑石粉520g，倒入捏合机（投料量应充满捏合机混料箱容积的三分之二），启动捏合机，并在真空度600毫米汞柱状态下捏合分散0.5-1 h，即得HS-200滑石粉填充的封严可磨耗涂料A组份成品；称取二乙烯三胺115 g为B组份；将A、B组份混匀，并采用刮涂的方法施涂到部件表面，18~25℃充分固化（一般固化7天性能达到最佳），即得可磨耗封严涂层。涂层的拉伸强度为：14Mpa，密度1.54g/mL 。
实施例2
称取环氧值为0.55~0.56的液体环氧树脂400g、聚硫橡胶32g、滑石粉568g，倒入捏合机（投料量应充满捏合机混料箱容积的三分之二），启动捏合机，并在真空度600毫米汞柱状态下捏合分散0.5~1h，即得HS-200滑石粉填充的封严可磨耗涂料A组份成品；称取三乙烯四胺98 g为B组份。将A、B组份混匀，并采用刮涂的方法施涂到部件表面，18~25℃充分固化（一般固化7天性能达到最佳），即得可磨耗封严涂层。涂层的拉伸强度为：17Mpa，密度1.58g/mL。
实施例3
称取环氧值为0.41~0.47的液体环氧树脂420g、聚硫橡胶35g、滑石粉555g，倒入捏合机（投料量应充满捏合机混料箱容积的三分之二），启动捏合机，并在真空度600毫米汞柱状态下捏合分散0.5~1 h，既得HS-200滑石粉填充的封严可磨耗涂料A组份成品；称取乙二胺132g为B组份。将A、B组份混匀，并采用刮涂的方法施涂到部件表面，18~25℃充分固化（一般固化7天性能达到最佳），即得可磨耗封严涂层。涂层的拉伸强度为：17Mpa，密度1.56g/mL。
实施例4
称取环氧值为0.48~0.54的液体环氧树脂480g、聚硫橡胶40g、滑石粉480g，倒入捏合机（投料量应充满捏合机混料箱容积的三分之二），启动捏合机，并在真空度600毫米汞柱状态下捏合分散0.5~1 h，即得HS-200滑石粉填充的封严可磨耗涂料A组份成品；称取二乙烯三胺115 g为B组份。将A、B组份混匀，并采用刮涂的方法施涂到部件表面，18~25℃充分固化（一般固化7天性能达到最佳），即得可磨耗封严涂层。涂层的拉伸强度为：14Mpa，密度1.51g/mL。
Claims (7)
1.一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，是由A、B两种组份混合而成的腻子状材料；其中A组分是由液体橡胶、液体环氧树脂、滑石粉组成，B组份胺类固化剂，且A组分与B组分的质量比为100:8~100:15充分混合。
2.如权利要求1所述一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，其特征在于：A组分中，液体橡胶、液体环氧树脂、滑石粉按以下重量百分数配比：液体橡胶5~15%，液体环氧树脂30~45%，滑石粉40~65%。
3.如权利要求1或2所述一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，其特征在于：所述液体橡胶为聚硫橡胶，平均分子量为800~1200。
4.如权利要求1或2所述一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，其特征在于：所述液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧值为0.23~0.56。
5.如权利要求1或2所述一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，其特征在于：滑石粉的粒径在325目以上。
6.如权利要求1或2所述一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，其特征在于：胺类固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、乙二胺中的一种。
7.如权利要求1或2所述一种具有可磨耗封严功能的室温固化型涂料，其特征在于：A组分的制备：按比例称取液体橡胶、液体环氧树脂、滑石粉，倒入真空捏合机中，在真空度600毫米汞柱状态下捏合1.5~2小时，即得A组分。
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