航空用新型RTV-2有机硅胶黏剂的研制

论文摘要

由于室温硫化（RTV）有机硅橡胶胶黏剂具有优异的耐高低温、耐候、耐老化等优良特性,因而在航空领域有较为广泛的应用。但其力学性能和对粘接介质的粘接强度不高,限制了其更为广泛的推广应用,故本文采用偶联剂处理改性的白炭黑和合成MQ硅树脂共同增强改性制得航空用RTV-2有机硅胶黏剂。本文选择合适的表面处理剂及处理方式,通过探索粘接面表面处理方式及工艺,以提高铝合金与6146#热硫化硅橡胶的粘接强度。主要工作如下:白炭黑偶联处理对RTV-2有机硅胶黏剂性能影响研究采用γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷（KH560）、γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（KH570）和乙烯基三甲氧基硅烷（A171）3种偶联剂对M-5气相白炭黑进行了表面改性,以改善白炭黑与胶黏剂的相容性。对处理前后的白炭黑进行了FT-IR分析,对比分析了偶联剂的类型和用量对M-5白炭黑表面性能的影响,测试了添加白炭黑后RTV-2有机硅胶黏剂的力学性能。红外测试结果表明,偶联剂分子接枝到了白炭黑表面。表面改性效果最好的是A171,白炭黑用量为15%时胶黏剂拉伸强度最大可达到2.54 MPa,铝-6146#硅橡胶板的粘接强度达到1.5 MPa。以103胶为基胶的胶黏剂比以107胶为基胶的胶黏剂的力学性能好。硅树脂的制备及其对RTV-2有机硅胶黏剂的影响以水玻璃（Na2SiO3）、六甲基二硅氧烷和苯基三乙氧基硅烷为主要原材料,采用滴加法合成了硅树脂,红外光谱测试结果表明产物主要成分为MQ硅树脂和苯基硅树脂。采用热重法对比分析了MQ硅树脂和苯基硅树脂的热性能,MQ硅树脂的耐热性比苯基硅树脂的耐热性好。合成了不同类型的MQ硅树脂,研究了用其增强改性的以103胶的基胶的胶黏剂的拉伸强度、粘接强度等,从而制备一种能提高胶黏剂力学性能的MQ硅树脂。MQ硅树脂的合成工艺是:六甲基二硅氧烷与硅酸钠的投料摩尔比为0.4,反应温度30℃,反应时间3 h。MQ硅树脂增强改性的硅橡胶的拉伸强度在用量为12%时拉伸强度达0.9 MPa;Al-6146#硅橡胶板的粘接强度最大达2.1 MPa。粘接面表面处理方式对粘接性能影响采用硅烷偶联剂处理和低温等离子体处理方法对6146#硅橡胶板进行了表面改性。测试了表面处理后6146#硅橡胶板的接触角、表面能,并测试了Al-硅橡胶试样的粘接强度。结果表明,6146#硅橡胶板水接触角明显变小,表面润湿性有明显改善,粘接强度增大。两种硅烷偶联剂混合搭配使用效果较好,其中以KH550:KH560=1:1效果最好,处理后的硅橡胶表面的水接触角减低了35.1%,表面能提高了49.5%,粘接强度增大了148.9%;采用表面刷涂方法比浸渍效果好;低温等离子体表面处理对硅橡胶表面亲水性及表面能有一定的改善,但等离子体处理后的硅橡胶表面有很明显的时效性。航空用新型RTV-2有机硅胶黏剂的制备航空用新型RTV-2有机硅胶黏剂配方如下:甲组分-m（103胶）:m（A171改性的气相白炭黑）:m（MQ硅树脂）=25:2:2乙组分-m（硼酸正丁酯）:m（二月桂酸二丁基锡）=4:5甲乙组分比例-m（甲）:m（乙）=18:1表面处理剂-m（KH550）:m（KH560）:m（无水乙醇）=1:1:50。航空用新型RTV-2有机硅胶黏剂与国产GPS-2胶进行性能对比结果为:新型RTV-2有机硅胶黏剂的工艺性和粘接性能明显优于国产GPS-2胶,综合性能较好,因此它完全能满足航空使用要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 有机硅胶黏剂概述
• 1.2 硅橡胶胶黏剂概述
• 1.3 国内外RTV硅橡胶胶黏剂的应用研究和发展趋势
• 1.3.1 交联剂
• 1.3.2 树脂增强改性
• 1.3.3 填料增强改性
• 1.3.4 粘接面表面改性
• 1.4 本文研究目的及主要内容
• 第二章 实验与性能测试
• 2.1 实验原材料及仪器
• 2.2 实验
• 2.2.1 偶联剂改性气相白炭黑
• 2.2.2 合成硅树脂
• 2.2.3 RTV-2 有机硅胶黏剂的配制
• 2.2.4 粘接面表面处理
• 2.3 测试与表征
• 第三章 气相白炭黑偶联改性对RTV-2 有机硅胶黏剂性能影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验结果分析与讨论
• 3.2.1 M-5 白炭黑偶联改性
• 3.2.2 活性期测试
• 3.2.3 SEM 测试分析
• 3.2.4 力学性能
• 3.2.5 改性M-5白炭黑对有机硅胶黏剂粘接性能影响
• 3.2.6 增强机理分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 硅树脂的制备及其对RTV-2 胶黏剂性能的影响
• 4.1 前言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 硅树脂的合成及表征
• 4.2.2 MQ 硅树脂对RTV-2 胶黏剂性能的影响
• 4.2.3 MQ 硅树脂对室温硫化有机硅胶黏剂耐热性能的影响
• 4.2.4 MQ 硅树脂补强机理
• 4.3 本章小结
• 第五章 粘接面表面处理方式对胶黏剂粘接性能影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.2.1 铝试样的表面处理
• 5.2.2 表面处理对6146#硅橡胶表面接触角的影响
• 5.2.3 表面处理对硅橡胶表面能的影响
• 5.2.4 表面处理对胶黏剂粘接性能的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 航空用新型RTV-2 有机硅胶黏剂的制备
• 6.1 前言
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 胶黏剂活性期
• 6.2.2 力学性能
• 6.2.3 高性能 RTV-2 有机硅胶黏剂热重分析
• 6.2.4 新型 RTV-2 有机硅胶黏剂低温脆性分析
• 6.2.5 航空用新型RTV-2 有机硅胶黏剂性能
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢