航空器用单组分RTV硅橡胶胶粘剂性能研究

航空器用单组分RTV硅橡胶胶粘剂性能研究
来源:中国胶黏剂网
　　摘要：研究了单组分室温硫化（RTV）硅橡胶胶粘剂ND-704及GD-913的室温粘合性能、耐油性能及高低温循环性能。结果表明，经过耐油试验及高低温循环试验后，2种胶粘剂室温粘合性能均下降；胶粘剂耐润滑油性能最好、液压油次之、燃油最差，其中ND-704不耐燃油。试样破坏形式为由内聚破坏转变为粘附破坏；经过高低温循环试验后，2种胶的剥离强度均有所降低，破坏形式为混合破坏。在各种状态下，GD-913胶粘剂试样剥离强度均高于ND-704，可用于航空领域。
　　关键词：硅橡胶；单组分；室温硫化（RTV）；剥离强度+
　　中图分类号：TQ433.438；TQ333.93  文献标识码：A  文章编号：1001-5922（2011）12-0067-02
　　航空飞行器飞行时，发动机产生大量热量，表面温度达400℃以上。为有效降低飞行器的红外特性，需对发动机舱壁进行隔热处理，将隔热材料与舱壁粘接。由于舱壁面积较大，大面积粘接，加热加压难以实现，且考虑到飞行器飞行过程中发动机漏油及温度交替变化等因素，需选择室温慢速固化、耐油性较好、耐高低温循环的胶粘剂。
　　RTV硅橡胶胶粘剂分为单组分和双组分2类，而双组分硅橡胶又分为缩合、加成型2种。单组分RTV硅橡胶主要有脱醋酸型、脱醇型、脱酮肟型和脱酰胺型等几类。ND-704及GD-913是2种常用的单组分RTV硅橡胶胶粘剂，具有优良的耐高低温和耐老化性能、粘接性好、强度高、无腐蚀等优点，广泛用于各种金属、非金属、塑料和橡胶的粘接。
　　本文通过对ND-704和GD-9132种硅橡胶胶粘剂室温粘合性能、耐油性能及高低温循环性能的研究对比，为其在航空器上的应用奠定技术基础。
    1实验部分
    1.1实验材料
    被粘接材料：2A12铝合金板材，厚度为1.5mm；纤维反射型复合隔热材料，厚度为5.0mm。
    硅橡胶胶粘剂：ND-704，溧阳市康达化工有限公司；GD-913，中蓝晨光化工研究院有限公司。
    油品：15号航空液压油，符合GJB1177—1991要求，中国石油玉门油田公司炼油化工总厂；长城4109合成航空润滑油，符合GJB135A—1998要求，中国石油化工股份有限公司润滑油重庆分公司；3号燃油，符合GB6537—2006要求，茂名市中海南联石化有限公司。
    1.2试样制备
    首先对铝合金板材进行表面处理，流程为：机械打磨→水洗→烘干→丙酮清洗→烘干。然后对铝合金板材及隔热材料表面涂覆表面处理剂，以增强粘接强度，ND-704和GD-913胶粘剂试样的表面改性剂分别为KH-550偶联剂和GC-04底胶。最后待偶联剂和底胶干后再分别涂覆ND-704和GD-913胶粘剂，制成剥离强度测试试样。
    1.3试验方法
    浸油试验：将ND-704及GD-913胶粘剂粘接试样在室温下分别于航空液压油、润滑油及燃油中浸泡7d。
    高低温循环试验：将ND-704胶粘剂及GD-913胶粘剂粘接试样在高低温交变环境下循环10次（1次循环为：室温→80℃/2h→室温/0.5h→-50℃/2h→室温）。
    对室温粘合试样、浸油试样及高低温循环试样均按GB/T2790—1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》进行剥离强度测试，试验设备为美国英斯特朗公司的5565型精密万能材料试验机。
　　2结果和分析
　　ND-704和GD-913胶粘剂粘接试样室温、浸油及高低温循环后性能测试结果如表1所示。从表1可以看出，ND-704胶粘剂试样室温剥离强度较大，破坏形式为内聚破坏。经浸油试验后，剥离强度下降，其中在润滑油中略有下降，破坏形式仍为内聚破坏；液压油中大幅下降，为粘附破坏；燃油中铝合金板材与隔热复合材料已脱开，表明ND-704胶粘剂不耐燃油。ND-704胶粘剂试样经过高低温循环试验后，剥离强度与室温状态相比有所降低，试样为混合破坏。GD-913胶粘剂试样剥离强度在各种状态下的变化规律与ND-704试样类似，但GD-913胶粘剂能耐燃油，其破坏形式为粘附破坏。同时，在各种状态下，GD-913胶粘剂的剥离强度均略高于ND-704。
　　表1 2种胶粘剂试样性能测试结果

　　一步分析认为，粘接固化时KH-550偶联剂与ND-704胶粘剂中相应的官能团产生化学交联，完成异性表面间的偶联过程，而GC-04底胶在被粘材料表面固化后生成一层改性的适合于GD-913胶粘剂粘接的表面，这使得胶粘剂与被粘材料表面结合强度大于胶粘剂内聚强度，剥离强度较大。硅橡胶在低分子碳氢化合物、醚、酯、卤代烃等溶剂中会发生溶胀，力学性能下降。ND-704为脱醇型胶粘剂以聚二甲基硅氧烷为基料，添加硅烷偶联剂、催化剂等而制成；而GD-913为脱酮肟型胶粘剂，主要成分为聚硅氧烷、酮肟交联剂、补强填料等。2种RTV硅橡胶在液压油中及GD-913在燃油中严重膨胀为蓬松状态，使得剥离强度大大降低。2种胶粘剂剥离强度在润滑油中略有下降，这是因为4109合成航空润滑油中仅含有少量酯类有机物，溶胀作用不明显。胶粘剂粘接试样经过高低温循环试验后，胶粘剂局部产生应力，剥离强度略有降低。2种RTV硅橡胶胶粘剂在室温下的性能如表2所示。可以看出，GD-913在室温下拉伸强度、断裂伸长率及剪切强度等力学性能优于ND-704。
　　表2 2种硅橡胶胶粘剂性能测试

　　3结论
　　1）ND-704和GD-913硅橡胶胶粘剂的3种耐介质试验结果为：耐润滑油性能最好，液压油次之，燃油最差。ND-704不耐燃油，试样破坏形式为由内聚破坏转变为粘附破坏。
    2）经过高低温循环试验后，2种胶粘试样的剥离强度均有一定程度降低，破坏形式由内聚破坏转变为混合破坏。
    3）GD-913硅橡胶胶粘剂试样在室温、浸油及高低温循环状态下的剥离强度均高于ND-704，可考虑在航空器上应用。

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