HM119改性聚硫密封剂理化性能及工艺性能的研究--中国期刊网

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HM119改性聚硫密封剂理化性能及工艺性能的研究

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：贾紫淇

[导读] 摘要：本文研究了HM119改性聚硫密封剂的理化性能和工艺性能。其中，着重研究了相对极限条件下HM119密封剂的施工性。

        航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150000
        摘要：本文研究了HM119改性聚硫密封剂的理化性能和工艺性能。其中，着重研究了相对极限条件下HM119密封剂的施工性。根据测试数据，HM119密封剂的活性期与不粘期均随温、湿度升高而缩短，反之延长；从涂敷方式及密封形式双重考量HM119密封剂，既适用于常温施工，也可在高温高湿及低温低湿的相对极限环境下进行施工；HM119密封剂与H06-27金属底漆和S06-12复材底漆粘接力较强，具有较好的材料相容性。HM119密封剂工艺性能良好，适用于各种基本生产环境，理化性能符合标准。
        关键词：HM119聚硫密封剂；工艺性能；理化性能；材料相容性
        1 引言
        密封剂（sealant），也称作密封胶，是以高分子为基体的具有一定粘接性的材料。一般情况下，密封剂随密封面形状而变形，不易流淌，在各种机械的静结合部位，能防止外部的杂质侵入和内部的物质泄漏，具有良好的密封性能。密封剂具有防泄漏、防水、防振动、隔音、隔热等功能，也可通过调整材料组成而实现耐油、耐高温、耐酸减介质、防腐蚀等功能。因此，密封剂广泛应用于化工、机械、建筑、交通运输及制造业。
        制造业中一般使用液态密封剂。液态密封剂（下文“密封剂”即指“液态密封剂”）是一种新型的高分子静密封材料，在常温下呈粘稠状液体，在涂敷时具有流动性，对其施加一定紧固力时，能填满密封面之间的缝隙并形成一种具有粘性、粘弹性或可剥性的均匀稳定的连续密封层。密封剂品类繁多，按其化学组成、应用范围、使用场合和涂敷后成膜性状等不同而分成许多类型，在此不一一赘述。厂内目前使用的密封剂，可按照化学组成分为聚硫密封剂、有机硅密封剂和氟硅密封剂。
        HM119密封剂是一种低密度改性聚硫密封剂，主要用于直升机机体的连接件密封、贴合面密封、填角密封等防腐蚀密封，也可应用于其它具有相同密封要求部位的密封。由于其密度低，可实现机身减重的目的。
        本文试验内容针对该密封剂在生产过程中涉及的主要理化性能指标及工艺性能进行了系统的研究，确定其各方面性能达标，保证生产任务顺利进行。
        2 试验部分
        2.1 试验方案
        2.1.1 工艺性能试验
        （1）测试HM119密封剂在不同温、湿度条件下的活性期、不粘期；
        （2）通过不同的涂敷方式验证HM119在常温条件及高温高湿条件下的工艺性能，涂敷方式包括刮涂、辊涂和注胶枪挤出。
        （3）通过不同的密封形式验证HM119的工艺性能，密封形式包括贴合面（缝内）密封、对接缝（缝外）密封、填角（缝外）密封和紧固件密封等；
        2.1.2 理化性能试验
        （1）针对复材底漆S06-12和金属底漆H06-27，验证HM119密封剂与底漆的相容性。
        （2）测试密封剂在常温下的硫化程度。
        2.2 试验过程
        2.2.1 工艺性能试验
        2.2.1.1不同温、湿度下的活性期与不粘期
        选取四组具有代表性的温、湿度条件，分别为（1）12℃/18%；（2）18℃/15%；（3）30℃/30%；（4）25℃/95%。将密封剂放入设定好温、湿度条件的恒湿恒温箱中，静置30分钟，使密封剂适应环境温、湿度后，再按照配比调制密封剂，基膏与硫化膏重量比为10：1。
        HM119密封剂分为B类和C类。B类基膏粘度较大，适于填角密封、螺接和铆接密封；C类基膏粘度小，适于进行贴合面密封。选取四种规格的密封剂B-2、B-4、C-2、C-4，参照国标中的试验方法测试其不同温、湿度下的活性期与不粘期。活性期测试方法参考HB/Z 106，不粘期测试方法参考HB 5242。
        2.2.1.2 常温下HM119密封剂的施工性能
        将施工现场温、湿度控制在20～25℃/35%～55%RH范围内。按照配比调制密封剂，基膏与硫化膏重量比为10：1。分别称取基膏和硫化膏，并用有机玻璃片将其充分搅拌，混合至均匀无条纹即可。选用B-4和C-4两种规格密封剂配合，进行施工性能测试。
        （1）通过刮涂、辊涂和注胶枪挤出等几种常见涂敷方式，验证 HM119密封剂的施工性能。
        （2）通过进行贴合面（缝内）密封、缝外密封和紧固件密封等厂内常见的密封形式，验证HM119密封剂的施工性能。
        2.2.2 理化性能试验
        2.2.2.1 密封剂与底漆相容性
        针对所选用的复材底漆H06-12和金属底漆H06-27，验证HM119密封剂与底漆之间的相容性。分别制备复材和金属试片的180°剥离强度试样。
        180°剥离试样制备：试片经表面清洗后，刮涂密封剂，用刮刀从一个方向用力将密封剂涂于帆布上，使其渗透。将帆布与试片贴合，排出气泡，闭合模板，并拧紧工装螺栓，帆布表面再涂敷月0.8mm厚密封剂。
        （1）金属试片处理流程：2A12铝合金，窄试片尺寸150×25×1.5mm，宽试片尺寸150×75×1.5mm.试片丙酮除油后按照Z9/Z 2003进行封闭铬酸阳极化，喷涂H06-27底漆。
        （2）复材试片处理流程：复材铺层（玻璃纤维、碳纤维），铺层方向（0°、90°），试片尺寸为150×75×（2～3）mm。用200#砂纸轻轻打磨复材表面（不打磨至纤维层），然后用丙酮擦去表面污物，晾置20分钟后喷涂S06-12底漆。
        2.2.2.2 邵尔A型硬度测试
        对密封剂在常温下的硫化程度进行测试，制备邵尔A型硬度试样。试样制备方法及硬度测试方法参考标准GB/T 531.1。
        3 试验结果与分析
        3.1 工艺性能分析
        3.1.1 不同温、湿度下的活性期与不粘期
        理论上，HM119B-2密封剂的活性期，在温度23±2℃、湿度50%±5%的条件下，其活性期为2小时。然而，施工环境温、湿度无法保证始终处于标准条件。如表3.1中所示，为HM119四种规格密封剂B-2、B-4、C-2、C-4，分别在选取的四组温、湿度条件下的活性期与不粘期。
        根据表3.1中数据显示，密封剂的活性期、不粘期与施工环境的温、湿度有很强的关联性。对比12℃/18%和18℃/15%两组温湿度下的数据，可以观察到在湿度基本不变的情况下，活性期、不粘期均随温度升高有明显缩短；将25℃/95%条件下的数据与标准条件的数据相比，可以观察到温度不变的情况下，活性期、不粘期均随湿度升高有明显缩短。一般情况下，密封剂活性期、不粘期随环境温、湿度升高而缩短，反之延长。
        表3.1不同温、湿度下的活性期与不粘期

        3.1.2 施工性能
        选用B-4和C-4两种规格的HM119密封剂，采用不同的密封形式和不同的涂敷方式来全面衡量密封剂的施工性能。

        图3.1 施工性能试验过程
        如图3.1中，a为密封剂刮涂施工，b为密封剂辊涂施工，f为注胶枪挤出。c为密封剂贴合面密封紧固，e为密封铆接，f为缝外密封，d为钉头密封。根据现场施工情况与操作者的操作感受，从涂敷方式和密封形式两方面分析，HM119密封剂涂敷无阻滞、易操作，能适应各类密封形式，施工性能良好。
        此外，分别在12℃/18%RH和35℃/85%RH的恒湿恒温条件下，进行了HM119B-2密封剂的刮涂和辊涂，施工性能良好。
        3.2 理化性能分析
        3.2.1 180°剥离强度测试
        为验证复材底漆S06-12和金属底漆H06-27与HM119密封剂之间的相容性，分别制备复材试片和金属试片的180°剥离强度试样。通过剥离强度值量化密封剂与底漆之间的粘接力，从而佐证其相容性。试样剥离强度值见表3.2。
        表3.2 金属、复材180°剥离试验强度值

        使用B-2和C-2两个规格的HM119密封剂，分别与金属和复材基体粘接并进行180°剥离强度测试，如图3.2所示，a、b分别为HM119B-2配合金属底漆、复材底漆的剥离情况，c、d分别为HM119C-2配合金属底漆、复材底漆的剥离情况。图中可见，四组试样均为100%内聚破坏，结合表3.2中数据观察，单个试样剥离强度值和平均剥离强度值均明显高于标准值，并且B类和C类密封剂在粘接强度上没有明显差别。这说明HM119密封剂与金属底漆H06-27和复材底漆S06-12均有较好的结合力。

        图3.2 铝合金、复材180°剥离试样
        3.2.2 邵尔A型硬度测试
        表3.3 HM119密封剂室温硫化3天的邵尔A型硬度

        如表3.3所示，HM119密封剂在20～25℃/35%～55%RH环境下硫化72h后，B类密封剂的邵尔A型硬度均在35以上，C类密封剂硬度稍低，接近30。这是由于C类密封剂内挥发份含量高，硫化的过程中伴随挥发份挥发，硫化较慢。
        对比表3.3与表3.4可以发现，四个规格的HM119密封剂其邵尔A型硬度值均有明显升高，但C类密封剂硬度值总体偏低，略高于30。
        表3.4 HM119密封剂室温硫化14天的邵尔A型硬度

        4 结论
        本试验可以得出以下结论：
        （1）HM119密封剂活性期与不粘期随温度、湿度升高而缩短，反之则延长；
        （2）从涂敷方式和密封形式两方面，均证明HM119密封剂具有良好的施工性能，既适于常温施工，也可在高温高湿和低温低湿的极限条件下进行施工；
        （3）HM119B类和C类密封剂与金属底漆H06-27、复材底漆S06-12的180°剥离强度值均明显高于标准值，说明密封剂与两种底漆之间均有良好的粘接力。
        （4）HM119B类密封剂的邵尔A型硬度值明显高于C类，且B类密封剂随硫化时间的延长，其邵尔A型硬度值显著提高，但HM119C类密封剂邵尔A型硬度值升高幅度较小，硫化14天后略高于30。
        综上所述，HM119密封剂工艺性能良好，理化性能符合标准，在相对极限环境下能保持较稳定的工艺性能，能全面适用于各项生产。
        参考文献：
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        [3] HB/Z 106 飞机结构密封工艺潘广萍；黄侠；曹寿德 2011
        [4] Q/6SZ 2839 HM119低密度密封剂使用工艺 2012
        [5] Q/6S 2558 HM119低密度密封剂规范 2012