包装形式及混合工艺对聚硫密封剂性能影响研究

张斌 鲍传磊 章谏正

摘要：文章考查了2种聚硫密封剂使用塑料桶套装和双组份单包装两种包装形式下的长期贮存稳定性以及使用不同混合工艺对密封剂性能的影响。研究表明，采用双组份单包装形式的密封剂基膏粘度和活性期变化幅度分别较塑料桶套装的密封剂下降了8%和5%左右;混合工艺中采用行星式搅拌机和双组份单包装这两种方式对密封剂性能影响最小。前者适用于主机厂的大量施工，后者操作简便更适用于小范围施工。

关键词：包装形式;聚硫密封剂;长期贮存;混合工艺

中图分类号：TQ436⁺.6 文献标识码：A 文章编号：1001—5922（2021）02—0033—04

0前言

聚硫密封剂一般由基膏和硫化剂两组份组成，其固化后具有优异的耐燃油性、抗振动性及低固化收缩性等性能，广泛的应用于各类飞机的整体油箱等部位的密封。目前，关于聚硫密封剂的制备方法及其性能优化的研究报道较多，如北京航空材料研究院等针对聚硫密封剂的生胶改性、填料补强及表面处理、硫化行为等做了一系列研究，但是对于密封剂的包装形式和混合工艺对于密封剂的性能影响研究相对较少，特别是包装形式对于聚硫密封剂的贮存稳定性未见报道。然而从各个主机厂长期使用聚硫密封剂的实际情况来看，不同包装形式的聚硫密封剂贮存稳定性不同，且混合工艺也会对聚硫密封剂的性能造成影响，特别是对密封剂工艺性能影响较大。而目前国内航空主机厂采购的聚硫密封剂一般采用塑料桶成套式包装（以下简称塑料桶套装）和双组份单包装两种包装形式。其中塑料桶套装为基膏和硫化剂按一定比例分开包装，作为一个单元包装，其包装形式如图1（左）所示。而双组份单包装的形式，即将装有基膏的胶筒和装有硫化剂的推杆连接在一起，配套提供。包装内基膏和硫化剂配比固定，其具体包装形式如图1（右）所示。使用时，不同的包装形式有着不同的混合工艺。塑料桶套装使用时需按比例称量各组分后进行混合，混合一般采用机器混和（三辊研磨机或行星式搅拌机）和手工混和（400g以下），而单组份双包装使用时只需将硫化剂注入胶桶内即可，胶桶内配有搅拌桨，通过上下旋转T型杆即可混合密封剂。

综上考虑，本文通过室温下长期贮存实验考查了塑料桶套装和双组份单包装这两种包装形式对2种聚硫密封剂（HMl09聚硫密封剂和HMl20超低密度改性聚硫密封剂）产品贮存稳定性影响，同时，考查了不同包装形式下的混合工艺对密封剂性能的影响。

1实验部分

1.1实验原材料

聚硫密封剂：HM109-1改性聚硫密封剂（以下简称HMl09密封剂）、HMl20超低密度改性聚硫密封剂（以下简称HMl20密封剂），北京航空材料研究院;塑料桶4L（基膏用）、0.6L（硫化剂用），江苏良品塑胶有限公司;双组份单包装组件，苏州米恒材料科技有限公司。

1.2实验设备

电子天平，AL104-Ic型，梅特勒一托利多仪器（上海）有限公司;三辊研磨机，S100型，上海第一化工机械厂;行星式搅拌机，2L，广州红运混合设备有限公司;电热鼓风干燥箱，DGF4502BC型，重庆银河实验仪器公司;恒温恒湿箱，CTHI-250B型，施都凯仪器设备（上海）有限公司;电子拉力机，GT-AT-3000型，高铁检验仪器有限公司;旋转粘度计，DVESRVTJ0型，美国Brookfield公司。

1.3包装样品的制备及贮存

将2种密封剂的基膏和硫化剂成品分别装于4L塑料桶（4kg）和0.6L塑料桶（400g）中，即为密封剂塑料桶套装形式;将2种密封剂的基膏和硫化剂成品分别装于双组份单包装组件中的胶桶（120g）和T型管（12g）中，然后将双组份单包装的胶桶和T型管组合即为双组份单包装形式。然后将样品置于恒温恒湿间（23℃±2℃，相对湿度50%±5%）进行长期贮存实验。

1.4密封剂的混合

手工混合方式：将密封剂基膏和硫化剂按比例称量后，采用腻子刀进行混合至均匀;

三辊研磨机混合：將密封剂基膏和硫化剂按比例称量后，使用三辊研磨机研磨3遍;

行星式搅拌机混合：将密封剂基膏和硫化剂按比例称量后放入行星式搅拌机内，转速100rpm/min，真空度-0.09MPa，温度为25℃;

双组份单包装混合：将T型杆内硫化剂注入胶桶内，然后上下旋转T型杆100下即可混匀，然后纸样。

1.5性能测试

基膏粘度：密封剂基膏需在（23±2）℃、（50±5）%RH环境中放置12h以上，然后采用旋转粘度计测量其粘度;

活性期：按照HB 7752（4.7.7）规定测试;

流淌性：按照HB5243-1993规定测试;

密度：按照GB/T 531.1规定测试;

拉伸性能：按照GB/T 528-2009规定测试;

剥离性能：按照HB5249-1993规定测试。

2结果与讨论

2.1包装形式对密封剂贮存性能的影响

本实验主要考查了不同种类的密封剂使用塑料桶套装与双组份单包装这两种包装形式后的基膏粘度、活性期及拉伸强度等性能随贮存时间的变化情况。为了避免混合工艺不同造成的实验误差，本实验均采用手工混合方式制备测试试样。其中，双组份单包装是将硫化剂注入胶桶后立即使用胶枪将其挤出后再进行手工混合制样，具体实验结果如下。

图2为不同包装形式下的密封剂基膏粘度和活性期随贮存时间的变化，结果可知，两种包装形式下的2种密封剂随贮存时间变长，其基膏粘度均升高，活性期均变短。其中，HMl09密封剂采用塑料桶套装基膏粘度由初始的2200Pa·s到贮存9个月的3360Pa·s升高了52.7%，活性期由原来的5h，缩短到了3h，缩短了40%。而采用双组份单包装的基膏粘度升高了41.8%，活性期缩短了35%。同样，HMl20密封剂在贮存9个月基膏粘度分别上升了45.3%（塑料桶包装）和35.8%（双组份单包装），活性期分别缩短了20%（塑料桶包装）和15%（双组份单包装）。综合来看，采用双组份单包装形式的密封剂基膏粘度和活性期变化幅度分别较塑料桶套装的密封剂下降了8%和5%左右。

另外，发现HM109密封剂在使用塑料桶套装贮存近6个月时，其表面粘度较大，这是由于HM109密封剂采用的主要是炭黑（呈碱性）补强，其体系呈碱性，促使了密封剂中的聚硫生胶与空气中的氧气反应。实际中通常采用贴覆塑料膜进行隔绝空气处理，而双组份单包装由于其密封性更好，未出现表面增粘现象。至于HM120密封剂，其采用二氧化硅补强，基膏偏弱酸性故不存在此类现象，但是相应的力学性能比炭黑补强的密封剂较弱。

图3为不同包装形式下密封剂剥离强度随贮存时间的变化，结果可知，采用这两种形式包装的HMl09密封剂剥离强度随贮存时间变长其剥离强度均变化不大。同样的，HMl20密封剂的剥离强度也随贮存时间变化不大，这说明包装形式并不影响其最终的硫化性能。

综上可知，不同包装形式主要影响密封剂的基膏粘度、活性期等工艺性能，对密封剂的剥离性能影响不大。其中，使用单组份包装形式有利于密封剂的长期贮存，特别是对采用碱性补强填料的体系更有利。

2.2不同包装形式下的混合工艺对密封剂工艺性能的

影响

密封剂采用塑料桶套装的包装时，使用时一般根据用量来决定混合方式。当使用量在400g以下时，一般采用手工混合即用腻子刀将基膏和硫化剂混合均匀。当使用量大于400g时，一般采用三辊研磨机或行星式搅拌机（一般配有冷却系统和抽真空系统）进行机器混合。而当密封剂采用双组份单包装的形式包装时，其本身自带混合装置，通过上下旋转即可将密封剂混合均匀，这4类混合方式实物图如图4所示。为此，本文考查了HM109和HM120两种密封剂在使用不同混合工艺对密封剂性能的影响。

图5为不同混合方式对HM109密封剂和HM120低密度密封剂性能的影响。结果可以看出，采用三辊研磨机的密封剂活性期最短、流淌性最大，这是因为其剪切力最大，混合时发热现象最为明显，所以活性期变短，而流淌性变大。行星搅拌机混合时其剪切力不如三辊研磨机且伴有冷却系统，故对密封剂的活性期影响不大，流淌也介于手工混合和三辊研磨机之间，而双组份单包装本身即可混合，其混合强度明显弱于三辊研磨机和行星搅拌机，所以其活性期和流淌性和手工混合差不多。

2.3不同包装形式下的混合工艺对密封剂物理性能的影响

表1和表2为不同混合工艺对密封剂物理性能的影响，对于密封剂的密度而言，其手工混合的相对较低，这是因为手工混合时难免混入气泡造成缺陷，所以密度相对较低，但这不利于密封剂的力学性能。从表2可以看出，HM120密封剂采用三辊研磨机混合后，其密度明显变大。这是因为HM120密封剂为低密度密封剂，其体系中加入了一定量的聚合物微球。在使用三辊研磨机时，可能使体系中较大的微球压缩或是破裂，造成了密度相对升高，所以低密度密封剂混合时一般不推荐三辊研磨机。对于密封剂的拉伸性能和粘接性能来说，其手工混合的密封剂相对较差，其余均相似。这就是因为手工混合混人气泡等缺陷造成的。

从上述结果可以知道，手工混合时对密封剂的工艺性能影响不大，但是会造成缺陷影响密封剂的力学性能。而三辊研磨机由于其剪切力大且放热明显会造成密封剂活性期缩短，流淌变大，另外会影响低密度密封剂的密度。行星式搅拌机对密封剂的工艺性能影响不大，且不会影响到低密度密封剂的密度，适合各类密封劑的大量混合。双组份单包装的自混合方式不影响密封剂的工艺性能和力学性能等，每次混合量较小，如果大范围使用需要配备多台设备，对条件要求较高，但适合现场灵活使用以及外厂环境的小量使用。

3结语

1）包装形式主要影响密封剂长期贮存后基膏粘度、活性期等工艺性能，对密封剂的剥离性能影响不大。其中，使用单组份包装形式更有利于密封剂的长期贮存。

2）采用行星式搅拌机混合方式对密封剂的工艺性能影响不大，且不会影响到低密度密封剂的密度，适合各类密封剂的大量混合。

3）双组份单包装形式不仅有利于密封剂的长期贮存，且使用本身自带混合装置不影响密封剂的各项性能，使用灵活方便，适合于现场小范围使用及外场施工。