CN113913150B

CN113913150B - 用于飞机钣金件的贴合面密封剂

Info

Publication number: CN113913150B
Application number: CN202111366018.XA
Authority: CN
Inventors: 刘艺帆; 章谏正; 秦蓬波; 吴松华
Original assignee: AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Current assignee: AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2041-11-18
Also published as: CN113913150A

Abstract

本发明涉及密封剂制备技术领域，涉及用于飞机钣金件的贴合面密封剂，它由A组分和B组分组成，A组分和B组分的重量比为2～6：1；A组分由改性液体聚硫醚橡胶、补强剂、改性偶联剂、增粘剂、稀释剂、催化剂组成；B组分包含异氰酸酯基颗粒、增塑剂、流变型助剂和硫化延迟剂。本发明使用改性的聚硫醚橡胶和偶联剂，施工时无需使用底涂，保障了密封剂的粘接性能；使用异氰酸酯基颗粒同时作为硫化剂和厚度控制剂，保证了飞机装配时的密封厚度，减少了装配过程中造成的挤压缺胶的状况，满足了飞机钣金件贴合面密封的要求。

Description

用于飞机钣金件的贴合面密封剂

技术领域

本发明涉及密封剂制备技术领域，涉及用于飞机钣金件的贴合面密封剂。

背景技术

密封剂应用于飞机贴合面或其他薄层部位粘接密封时，由于贴合面通常面积较大，涂覆配合密封剂使用的粘接底涂时会造成大量有机溶剂挥发，危害施工人员的健康。同时，在装配过程中由于密封剂尚未完全硫化，局部压力过大容易造成部分区域密封剂被完全挤出，影响密封粘接效果。目前用于飞机贴合面的密封剂为使用碳酸钙、高岭土等常规填料的密封剂，粒径小，无法保证密封剂的压缩厚度，而常规厚度控制填料如玻璃微珠等，在贴合面装配时易受压破损，划伤装配部件表面。

发明内容

本发明的目的是：提供种用于飞机贴合面密封的密封剂，减少装配过程中造成的局部缺胶状况，无需使用底涂，减少对施工人员健康危害的同时保障密封剂的粘接性能，满足飞机贴合面密封的要求。

本发明的技术方案是：

提供用于飞机钣金件的贴合面密封剂，所述密封剂由A组分和B组分组成，A组分和B组分的重量比为2～6：1；

A组分由改性液体聚硫醚橡胶、补强剂、改性偶联剂、增粘剂、稀释剂和催化剂组成；改性液体聚硫醚橡胶是由小分子二缩水甘油醚对巯基封端液体聚硫醚橡胶改性得到，巯基封端液体聚硫醚橡胶分子式为：HS－R₁－S－[CH₂－CH(R₂)－S－R₁－S]_n－H，其中，R₁＝－[(－CH₂－)_a－O－]_b－(CH₂)_c－；a＝2～6；b＝1～6；c＝2～8；R₂＝－R₃－SH，R₃＝C_3－10的支化的正亚烷基，n为1～30的整数，数均分子量为2500～3500，巯基含量1.5％～3％；小分子二缩水甘油醚分子式为：

其中n为2～5的整数；

B组分由异氰酸酯基颗粒、增塑剂、流变型助剂和硫化延迟剂组成；所述异氰酸酯基颗粒由八－巯基丙基POSS(POSS－SH)与二异氰酸酯类化合物反应得到，反应物的巯基与异氰酸酯基官能团的摩尔比为1：1.5～2。

原理说明：

本发明所用的异氰酸酯基颗粒为八－巯基丙基POSS(POSS－SH)与过量二异氰酸酯类化合物反应得到。八－巯基丙基POSS(POSS－SH，如图1所示)含有8个巯基基团能够与异氰酸酯基反应，可以提高产物交联程度，从而提高产物的抗压缩性能，使异氰酸酯基颗粒可以作为厚度控制剂，应用于贴合面密封中时可以抵抗贴合面装配过程产生的压力，保障密封剂不会因为被过量挤出而失去密封效果。

由于反应物的巯基：异氰酸酯基官能团摩尔比为1：1.5～2.0，异氰酸酯基处于过量状态，颗粒表面含有大量活性－NCO基团，可以与基膏中的－SH反应，使颗粒能够直接交联到密封剂基体中，作为密封剂的硫化剂使用。无须再额外添加二氧化锰、环氧等硫化剂，也无须考虑与基体相容性的问题，不需要额外的表面改性等工序。

综上所述，由八－巯基丙基POSS(POSS－SH)与过量二异氰酸酯类化合物反应得到的异氰酸酯基颗粒可以同时作为硫化剂和厚度控制剂使用。

进一步的，A组分中，补强剂为活性碳酸钙、炭黑、膨润土、蒙脱土、二氧化钛、高岭土、气相二氧化硅、沉淀二氧化硅其中之一或者几种物质的混合物；改性偶联剂为硅烷偶联剂KH590与小分子二缩水甘油醚类的反应产物；增粘剂为酚醛树脂类或硅烷类或钛酸酯类其中之一或者几种物质的混合物；稀释剂为邻苯二甲酸酯类、甲苯、乙醇、乙酸乙酯其中之一或者几种物质的混合物，催化剂为叔胺类催化剂；

进一步的，补强剂的重量为改性液体聚硫醚橡胶重量的20％～40％；补强剂、改性偶联剂、增粘剂、稀释剂和催化剂的重量之比为20～40：0.5～2：0.1～3：0.5～10：0.5～5。

进一步的，增塑剂的重量占异氰酸酯基颗粒重量的70％～120％；增塑剂、流变型助剂和硫化延迟剂的重量之比为70～120：5～30：0～5；

进一步的，异氰酸酯基颗粒粒径为40μm～100μm，密度1.2g/cm³～2.0g/cm³，活性－NCO基团含量为5wt％～15wt％；用于合成异氰酸酯基颗粒的二异氰酸酯类化合物为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)或其他二异氰酸酯的其中之一或几种物质的混合物。

增塑剂是邻苯二甲酸酯类、氢化三联苯或氯化石蜡；流变型助剂为气相二氧化硅、膨润土、硅藻土其中之一或几种物质的混合物；硫化延迟剂为硬脂酸类化合物。

改性液体聚硫醚橡胶的制备：改性液体聚硫醚橡胶是由小分子二缩水甘油醚对巯基封端液体聚硫醚橡胶改性得到，巯基封端液体聚硫醚橡胶分子式为：HS－R₁－S－[CH₂－CH(R₂)－S－R₁－S]_n－H，其中，R₁＝－[(－CH₂－)_a－O－]_b－(CH₂)_c－；a＝2～6；b＝1～6；c＝2～8；R₂＝－R₃－SH，R₃＝C_3－10的支化的正亚烷基，n为1～30的整数，数均分子量为2500～3500，巯基含量1.5％～3％；小分子二缩水甘油醚分子式为：

其中n为2～5的整数。

将液体聚硫醚橡胶和小分子二缩水甘油醚按巯基：环氧基摩尔比为2.1～2.3：1混合，加入液体聚硫醚橡胶质量2－5％的三乙烯二胺作催化剂，60℃下搅拌至少2h。

改性偶联剂的制备：将硅烷偶联剂KH590与上述小分子二缩水甘油醚，按照巯基与环氧基摩尔比1.1～1.2：1混合，60℃下搅拌至少1h。

进一步的，在密封剂的制备中：

对于A组分，将A组分中各组分粗混后，使用三辊研磨机混合三遍后至均匀；将B组分各组分放入行星搅拌机内搅拌1h，形成密封剂B组分。

本发明贴合面密封剂的使用方法是，将按比例称取的A组份和B组分采用机器混合或手工混合方式混合均匀，将密封剂涂覆在需要涂覆密封剂的贴合面表面，室温硫化，硫化时间为7～60天。

本发明的优点是：本发明实现复合材料成型模框架、型板组合毛胚加工时快速准确定位，加工完成后不在需要手工修补抛光，提高产品质量和生产效率。

附图说明

图1是八－巯基丙基POSS示意图；

具体实施方式

将参照附图更充分地描述所公开的示例，在附图中示出了所公开示例中的一些(但并非全部)。事实上，可描述许多不同的示例并且这些示例不应该被解释为限于本文中阐述的示例。相反，描述这些示例，使得本公开将是彻底和完全的，并且将把本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。

实施例1：

改性液体聚硫醚橡胶的制备：

将数均分子量为3000的液体聚硫醚橡胶和环氧669稀释剂(乙二醇二缩水甘油醚)按巯基：环氧基摩尔比为2.2：1混合，加入液体聚硫醚橡胶质量3％的三乙烯二胺作催化剂，60℃下搅拌2h。

改性偶联剂的制备

将硅烷偶联剂KH590与环氧669稀释剂按巯基：环氧基摩尔比1.1：1混合，60℃下搅拌1h。

表1飞机钣金件贴合面密封剂的组成配方

按表1制备实施例1和对比例1的A、B组分，按3：1称取实施例1的A、B组分，10：1称取对比例1的A、B组分，进行手工混合，然后按照相应标准制备测试试片。

实施例2：

改性液体聚硫醚橡胶的制备：

将数均分子量为3500的液体聚硫醚橡胶和环氧669稀释剂(乙二醇二缩水甘油醚)按巯基：环氧基摩尔比为2.2：1混合，加入液体聚硫醚橡胶质量3％的三乙烯二胺作催化剂，60℃下搅拌2h。

改性偶联剂的制备

表2飞机钣金件贴合面密封剂的组成配方

按表2制备实施例2和对比例2的A、B组分，按3.5：1称取实施例2和对比例2的A、B组分，，然后按照相应标准制备测试试片。

实施例3：

改性液体聚硫醚橡胶的制备：

将数均分子量为2500的液体聚硫醚橡胶和环氧622稀释剂(1，4－丁二醇二缩水甘油醚)按巯基：环氧基摩尔比为2.3：1混合，加入液体聚硫醚橡胶质量5％的三乙烯二胺作催化剂，60℃下搅拌2h。

改性偶联剂的制备

将硅烷偶联剂KH590与环氧669稀释剂按巯基：环氧基摩尔比1.2：1混合，60℃下搅拌1h。

表3飞机钣金件贴合面密封剂的组成配方

按表3制备实施例3的A、B组分，按2.2：1称取实施例1的A、B组分，10：1称取对比例1的A、B组分，然后按照相应标准制备测试试片。

表4密封剂硫化后的性能

由表4可知，本申请密封剂无底涂使用时具有很好的粘接性能，并且在装配后保持一定的粘接厚度，满足贴合面粘接密封的需求。

已出于例示和描述的目的展示了对不同有利布置的描述，但是该描述并不旨在是排他性的或限于所公开形式的示例。许多修改形式和变化形式对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。另外，不同的有利示例可描述与其他有利示例相比不同的优点。选择和描述所选择的一个示例或多个示例，以便最佳地说明示例的原理、实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开有进行了适于所料想特定使用的各种修改的各种示例。

Claims

1.用于飞机钣金件的贴合面密封剂，其特征在于：所述密封剂由A组分和B组分组成，A组分和B组分的重量比为2～6：1；

A组分由改性液体聚硫醚橡胶、补强剂、改性偶联剂、增粘剂、稀释剂和催化剂组成；改性液体聚硫醚橡胶是由小分子二缩水甘油醚对巯基封端液体聚硫醚橡胶按照巯基与环氧基摩尔比为2.1～2.3：1改性得到，巯基封端液体聚硫醚橡胶分子式为：HS－R₁－S－[CH₂－CH(R₂)－S－R₁－S]_n－H，其中，R₁＝－[(－CH₂－)_a－O－]_b－(CH₂)_c－；a＝2～6；b＝1～6；c＝2～8；R₂＝－R₃－SH，R₃＝C_3－10的支化的亚烷基，n为1～30的整数，数均分子量为2500～3500，巯基含量1.5％～3％；小分子二缩水甘油醚分子式为：

其中n为2～5的整数；

B组分由异氰酸酯基颗粒、增塑剂、流变型助剂和硫化延迟剂组成；所述异氰酸酯基颗粒由八巯基丙基POSS与二异氰酸酯类化合物反应得到，反应物的巯基与异氰酸酯基官能团的摩尔比为1：1.5～2；

改性偶联剂为硅烷偶联剂KH590与小分子二缩水甘油醚类的反应产物。

2.如权利要求1所述的用于飞机钣金件的贴合面密封剂，其特征在于：A组分中，补强剂为活性碳酸钙、炭黑、膨润土、蒙脱土、二氧化钛、高岭土、气相二氧化硅、沉淀二氧化硅其中之一或者几种物质的混合物。

3.如权利要求1所述的用于飞机钣金件的贴合面密封剂，其特征在于：A组分中，增粘剂为酚醛树脂类或硅烷类或钛酸酯类其中之一或者几种物质的混合物。

4.如权利要求1所述的用于飞机钣金件的贴合面密封剂，其特征在于：A组分中，稀释剂为邻苯二甲酸酯类、甲苯、乙酸乙酯其中之一或者几种物质的混合物，催化剂为叔胺类催化剂。

5.如权利要求1所述的用于飞机钣金件的贴合面密封剂，其特征在于：异氰酸酯基颗粒粒径为40μm～100μm，密度1.2g/cm³～2.0g/cm³，活性－NCO基团含量为5wt％～15wt％。

6.如权利要求1所述的用于飞机钣金件的贴合面密封剂，其特征在于：所述二异氰酸酯类化合物为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和其他二异氰酸酯中的至少一种。

7.如权利要求1所述的用于飞机钣金件的贴合面密封剂，其特征在于：改性液体聚硫醚橡胶的工艺为将液体聚硫醚橡胶与小分子二缩水甘油醚，按照巯基与环氧基摩尔比为2.1～2.3：1混合，加入液体聚硫醚橡胶质量2～5％的三乙烯二胺作催化剂，在60℃以下搅拌至少2小时。