CN111073573B - 一种空间站用复合堵漏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空间站用用复合堵漏剂，其分为彼此隔离开的A部分和B部分两部分，按重量份计，具体配方如下：A部分：环氧树脂，10～30；稀释剂，1‑5；纳米粉体填料，0.1～5；悬浮分散剂，0.3～0.5；增韧剂，5‑20；微米级或毫米级填料，1‑15；B部分：固化剂，10～50；偶联剂，5～25；促进剂，1～10；微米级或毫米级填料，1～15。该空间站用用复合堵漏剂中的悬浮分散剂的用量大大降低，而仍能实现纳米粉体填料的良好悬浮和分散，并提高堵漏剂的固化强度，缩短固化时间。

Description

一种空间站用复合堵漏剂
技术领域
本发明属于堵漏材料技术领域，具体讲，涉及一种空间站用用复合堵漏剂。
背景技术
堵漏剂是直接对泄漏介质与外界隔绝的粘结剂，它需要具有优良的化学稳定性，能耐使用温度，有良好的粘结力，质地密实，不透性强，固化后强度高，并能满足技术操作中迅速固化等要求。
空间站流体回路系统管路中容纳着大量的流体介质，在排除航天员热湿负荷、控制密封舱温湿度等方面起着关键作用。在苛刻的外太空环境中，流体管路存在有意外破损的可能性，一旦造成液体泄漏，必将给空间站本身及其内的宇航员造成潜在威胁。因此，在空间站中也需要备有堵漏剂以便快速堵漏。
地面使用的常规堵漏剂并不适合直接拿到空间站中使用。原因在于，堵漏剂中作为补强剂的粉体填料中有纳米填料，为防止纳米填料团聚和沉降而影响堵漏效果，需要加入大量的悬浮分散剂(例如悬浮分散剂的质量通常占堵漏剂的3-5wt％左右)以使得纳米填料保持分散和悬浮状态。这些悬浮分散剂可以是乙基纤维素、聚丙烯醇、明胶、六偏磷酸钠、磷酸三钠、三聚磷酸钠、油酸酰胺、DA型分散剂例如阴离子聚羟酸盐、PK系列分散剂例如聚羟酸盐等。但这些悬浮分散剂的存在会造成堵漏效果有所下降，主要是固化强度降低和固化时间延长。可是没有它们又无法使纳米填料保持悬浮分散状态，因此还不得不加入它们。
本发明旨在解决此问题，开发一种适合空间站使用的堵漏剂，其中悬浮分散剂含量尽可能减少。
发明内容
本发明提出一种空间站用用复合堵漏剂，其分为彼此隔离开的A部分和B部分两部分，按重量份计，具体配方如下：
A部分：
环氧树脂，10～30
稀释剂，1-5
纳米粉体填料，0.1～5
悬浮分散剂，0.3～0.5；
增韧剂，5-20；
微米级或毫米级填料，1-15；
B部分：
固化剂，10～50
偶联剂，5～25
促进剂，1～10
微米级或毫米级填料，1～15。
其中，AB两部分在使用时按照1∶1至2∶1的质量比共混。
所述环氧树脂选自：双酚A环氧树脂NPEL-144、酚醛环氧树脂NPPN-631、四官能团环氧树脂TGDDM、EPOXY Resin环氧树脂E44、EPOXY Resin环氧树脂E51或环氧树脂NPER-450；
所述稀释剂选自：正丁基缩水甘油醚、二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、丙三醇缩水甘油醚、呋喃甲醇缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或间苯二酚二缩水甘油醚。
所述纳米粉体填料选自：纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米煅烧高岭土、纳米氢氧化铝、纳米氧化铝或纳米硫酸钡；
所述悬浮分散剂选自：乙基纤维素、聚乙烯醇、明胶、六偏磷酸钠、磷酸三钠、三聚磷酸钠、油酸酰胺、DA型分散剂例如阴离子聚羟酸盐或PK系列分散剂例如聚羟酸盐；
所述增韧剂选自：端羧基液体聚丁二烯、聚醚二元醇羰基丁苯胶乳、端羧基液体丁睛橡胶、端羟基液体丁睛橡胶、液体丁睛橡胶、液体聚硫橡胶、液体聚丁二烯、氯磺化聚乙烯、共聚尼龙或聚醚酰亚胺；
所述固化剂选自：N-氨乙基哌嗪、2，2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、TZ系列酚醛氨类固化剂或分子量低于5000的低分子量聚酰胺；
所述偶联剂选自：KH-550硅烷偶联剂、KH-570硅烷偶联剂、KH-580硅烷偶联剂、KH-590 硅烷偶联剂或MTPS硅烷偶联剂；
所述促进剂选自：环烷酸锌、2-甲基咪唑脲、三氟化硼络合物、2-乙基-4-甲基咪唑、2- 苯基咪唑啉或三苯基膦或三环六膦；
所述微米级或毫米级粉体填料选自微米级或毫米级的钛白粉、云母粉、硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛、聚四氟乙烯粉末、铝粉、锌粉、银粉、铜粉或镍粉；
优选地，所述B部分中还包括针状磁铁矿微棒，其直径不大于100微米，其长度不长于 500微米，其重量份为4-12份。
优选地，所述A部分呈牙膏状。
本发明的空间站用复合堵漏剂的存储和使用方法非常简单，将A部分和B部分分别装入复合材料软包装(例如牙膏用的软包装)中密封保存。需要使用时，在有人值守的情况下，例如宇航员用手轻微摇晃储存有A组分的软包装后，将A部分挤出到混合腔中，同时也将B 组分挤出到混合腔中，然后将AB混合组分共挤出到堵漏板上，然后将堵漏板用力压在泄漏点上固化一段时间后，即可达到堵漏效果。
在无人操作环境下，可通过程序控制的振荡器，将储存有A组分的软包装稍作振荡后，与B组分共挤出到混合腔中混合后，再将AB混合组分共挤出到堵漏板上，然后将堵漏板用力压在泄漏点上固化一段时间后，即可达到堵漏效果。
在其中A组分中使用了针状磁铁矿微棒的情况下，上述振荡器可以是一个提供交变磁场的容器，针状磁铁矿微棒在交变磁场作用下发生微观颤动，起到搅拌A组分的作用，进一步确保了纳米粉体的再分散悬浮效果。
本发明的技术优势：
1、A部分中的悬浮分散剂的可以仅为0.3-0.5重量份，相比之下，在A部分其他组分用量相同的情况下，普通堵漏剂的A部分中的悬浮分散剂的用量通常为3-5重量份。本发明将悬浮分散剂的用量降低了一个数量级，而不必担心其中纳米粉体的团聚和分散。本发明减少了常规堵漏剂中的悬浮分散剂的用量，在空间站条件下，仍可保持纳米粉体填料在A部分中的悬浮和分散。估计这可能与纳米粉体填料的悬浮分散特性在微重力条件下发生了变化有关。
2、在A部分还含有针状磁铁矿微棒的优选情况下，还可以通过一个提供交变磁场的容器作为振荡器，在使用前使得针状磁铁矿微棒在交变磁场作用下发生微观颤动，起到搅拌A组分的作用，进一步确保了其中进一步确保了纳米粉体的再分散悬浮效果。
3、相比于普通地面堵漏剂，本发明中的堵漏剂AB部分混合固化时间可缩短15％，固化强度可增加20％。
附图说明
无。
具体实施方式
将环氧树枝、稀释剂、纳米粉体填料、悬浮分散剂、增韧剂和微米级或毫米级填料常温下混合均匀，混合为A组分，常温贮存；将固化剂、偶联剂、促进剂、微米级填料针状磁铁矿微棒，在室温下机械搅拌混合均匀，常温贮存。
配方表
Figure BSA0000172265960000041
将以上堵漏剂的A、B组分静止于室温下放置3个月，实施例1、实施例2、对比例均发生沉降分层现象，将以上A、B组分给予微弱振动，发现所有实施例和对比例中分层沉降现象消失。
将A、B组分混合后进行堵漏性能测试，其性能如下：
Figure BSA0000172265960000042
粘接强度根据国家标准GB/T 7124-2008《胶粘剂拉伸剪切强度的测定》进行测试。
可见，采用本发明的堵漏剂，可以在悬浮分散剂用量比对比例低一个数量级的条件下，实现更高的粘结强度，同时完全固化所需的时间更短。

Claims (3)

1.一种空间站用复合堵漏剂，其特征在于，其分为彼此隔离开的A部分和B部分两部分，按重量份计，具体配方如下：
A部分：
环氧树脂，10～30
稀释剂，1-5
纳米粉体填料，0.1～5
悬浮分散剂，0.3～0.5；
增韧剂，5-20；
微米级或毫米级填料，1-15；
针状磁铁矿微棒，其直径不大于100微米，其长度不长于500微米，其重量份为4-12份；
B部分：
固化剂，10～50
偶联剂，5～25
促进剂，1～10
微米级或毫米级填料，1～15。
2.根据权利要求1所述的复合堵漏剂，其特征在于，
所述环氧树脂选自：双酚A环氧树脂NPEL-144、酚醛环氧树脂NPPN-631、四官能团环氧树脂TGDDM、环氧树脂E44、环氧树脂E51或环氧树脂NPER-450；
所述稀释剂选自：正丁基缩水甘油醚、二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、丙三醇缩水甘油醚、呋喃甲醇缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或间苯二酚二缩水甘油醚；
所述纳米粉体填料选自：纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米煅烧高岭土、纳米氢氧化铝、纳米氧化铝或纳米硫酸钡；
所述悬浮分散剂选自：乙基纤维素、聚乙烯醇、明胶、六偏磷酸钠、磷酸三钠、三聚磷酸钠、油酸酰胺或聚羟酸盐；
所述增韧剂选自：端羧基液体聚丁二烯、聚醚二元醇羰基丁苯胶乳、端羧基液体丁腈橡胶、端羟基液体丁腈橡胶、液体聚硫橡胶、氯磺化聚乙烯、共聚尼龙或聚醚酰亚胺；
所述固化剂选自：N-氨乙基哌嗪、2，2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、TZ系列酚醛胺类固化剂或分子量低于5000的低分子量聚酰胺；
所述偶联剂选自：KH-550硅烷偶联剂、KH-570硅烷偶联剂、KH-580硅烷偶联剂、KH-590硅烷偶联剂或MTPS硅烷偶联剂；
所述促进剂选自：环烷酸锌、2-甲基咪唑脲、三氟化硼络合物、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑啉或三苯基膦或三环六膦；
所述微米级或毫米级填料选自微米级或毫米级的钛白粉、云母粉、硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛、聚四氟乙烯粉末、铝粉、锌粉、银粉、铜粉或镍粉。
3.根据权利要求1所述的复合堵漏剂，其特征在于，所述A部分呈牙膏状。
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