包裝形式及混合工藝對聚硫密封劑性能影響研究

張斌 鮑傳磊 章諫正

摘要：文章考查了2種聚硫密封劑使用塑料桶套裝和雙組份單包裝兩種包裝形式下的長期貯存穩定性以及使用不同混合工藝對密封劑性能的影響。研究表明，采用雙組份單包裝形式的密封劑基膏粘度和活性期變化幅度分別較塑料桶套裝的密封劑下降了8%和5%左右;混合工藝中采用行星式攪拌機和雙組份單包裝這兩種方式對密封劑性能影響最小。前者適用于主機廠的大量施工，后者操作簡便更適用于小范圍施工。

關鍵詞：包裝形式;聚硫密封劑;長期貯存;混合工藝

中圖分類號：TQ436⁺.6 文獻標識碼：A 文章編號：1001—5922（2021）02—0033—04

0前言

聚硫密封劑一般由基膏和硫化劑兩組份組成，其固化后具有優異的耐燃油性、抗振動性及低固化收縮性等性能，廣泛的應用于各類飛機的整體油箱等部位的密封。目前，關于聚硫密封劑的制備方法及其性能優化的研究報道較多，如北京航空材料研究院等針對聚硫密封劑的生膠改性、填料補強及表面處理、硫化行為等做了一系列研究，但是對于密封劑的包裝形式和混合工藝對于密封劑的性能影響研究相對較少，特別是包裝形式對于聚硫密封劑的貯存穩定性未見報道。然而從各個主機廠長期使用聚硫密封劑的實際情況來看，不同包裝形式的聚硫密封劑貯存穩定性不同，且混合工藝也會對聚硫密封劑的性能造成影響，特別是對密封劑工藝性能影響較大。而目前國內航空主機廠采購的聚硫密封劑一般采用塑料桶成套式包裝（以下簡稱塑料桶套裝）和雙組份單包裝兩種包裝形式。其中塑料桶套裝為基膏和硫化劑按一定比例分開包裝，作為一個單元包裝，其包裝形式如圖1（左）所示。而雙組份單包裝的形式，即將裝有基膏的膠筒和裝有硫化劑的推桿連接在一起，配套提供。包裝內基膏和硫化劑配比固定，其具體包裝形式如圖1（右）所示。使用時，不同的包裝形式有著不同的混合工藝。塑料桶套裝使用時需按比例稱量各組分后進行混合，混合一般采用機器混和（三輥研磨機或行星式攪拌機）和手工混和（400g以下），而單組份雙包裝使用時只需將硫化劑注入膠桶內即可，膠桶內配有攪拌槳，通過上下旋轉T型桿即可混合密封劑。

綜上考慮，本文通過室溫下長期貯存實驗考查了塑料桶套裝和雙組份單包裝這兩種包裝形式對2種聚硫密封劑（HMl09聚硫密封劑和HMl20超低密度改性聚硫密封劑）產品貯存穩定性影響，同時，考查了不同包裝形式下的混合工藝對密封劑性能的影響。

1實驗部分

1.1實驗原材料

聚硫密封劑：HM109-1改性聚硫密封劑（以下簡稱HMl09密封劑）、HMl20超低密度改性聚硫密封劑（以下簡稱HMl20密封劑），北京航空材料研究院;塑料桶4L（基膏用）、0.6L（硫化劑用），江蘇良品塑膠有限公司;雙組份單包裝組件，蘇州米恒材料科技有限公司。

1.2實驗設備

電子天平，AL104-Ic型，梅特勒一托利多儀器（上海）有限公司;三輥研磨機，S100型，上海第一化工機械廠;行星式攪拌機，2L，廣州紅運混合設備有限公司;電熱鼓風干燥箱，DGF4502BC型，重慶銀河實驗儀器公司;恒溫恒濕箱，CTHI-250B型，施都凱儀器設備（上海）有限公司;電子拉力機，GT-AT-3000型，高鐵檢驗儀器有限公司;旋轉粘度計，DVESRVTJ0型，美國Brookfield公司。

1.3包裝樣品的制備及貯存

將2種密封劑的基膏和硫化劑成品分別裝于4L塑料桶（4kg）和0.6L塑料桶（400g）中，即為密封劑塑料桶套裝形式;將2種密封劑的基膏和硫化劑成品分別裝于雙組份單包裝組件中的膠桶（120g）和T型管（12g）中，然后將雙組份單包裝的膠桶和T型管組合即為雙組份單包裝形式。然后將樣品置于恒溫恒濕間（23℃±2℃，相對濕度50%±5%）進行長期貯存實驗。

1.4密封劑的混合

手工混合方式：將密封劑基膏和硫化劑按比例稱量后，采用膩子刀進行混合至均勻;

三輥研磨機混合：將密封劑基膏和硫化劑按比例稱量后，使用三輥研磨機研磨3遍;

行星式攪拌機混合：將密封劑基膏和硫化劑按比例稱量后放入行星式攪拌機內，轉速100rpm/min，真空度-0.09MPa，溫度為25℃;

雙組份單包裝混合：將T型桿內硫化劑注入膠桶內，然后上下旋轉T型桿100下即可混勻，然后紙樣。

1.5性能測試

基膏粘度：密封劑基膏需在（23±2）℃、（50±5）%RH環境中放置12h以上，然后采用旋轉粘度計測量其粘度;

活性期：按照HB 7752（4.7.7）規定測試;

流淌性：按照HB5243-1993規定測試;

密度：按照GB/T 531.1規定測試;

拉伸性能：按照GB/T 528-2009規定測試;

剝離性能：按照HB5249-1993規定測試。

2結果與討論

2.1包裝形式對密封劑貯存性能的影響

本實驗主要考查了不同種類的密封劑使用塑料桶套裝與雙組份單包裝這兩種包裝形式后的基膏粘度、活性期及拉伸強度等性能隨貯存時間的變化情況。為了避免混合工藝不同造成的實驗誤差，本實驗均采用手工混合方式制備測試試樣。其中，雙組份單包裝是將硫化劑注入膠桶后立即使用膠槍將其擠出后再進行手工混合制樣，具體實驗結果如下。

圖2為不同包裝形式下的密封劑基膏粘度和活性期隨貯存時間的變化，結果可知，兩種包裝形式下的2種密封劑隨貯存時間變長，其基膏粘度均升高，活性期均變短。其中，HMl09密封劑采用塑料桶套裝基膏粘度由初始的2200Pa·s到貯存9個月的3360Pa·s升高了52.7%，活性期由原來的5h，縮短到了3h，縮短了40%。而采用雙組份單包裝的基膏粘度升高了41.8%，活性期縮短了35%。同樣，HMl20密封劑在貯存9個月基膏粘度分別上升了45.3%（塑料桶包裝）和35.8%（雙組份單包裝），活性期分別縮短了20%（塑料桶包裝）和15%（雙組份單包裝）。綜合來看，采用雙組份單包裝形式的密封劑基膏粘度和活性期變化幅度分別較塑料桶套裝的密封劑下降了8%和5%左右。

另外，發現HM109密封劑在使用塑料桶套裝貯存近6個月時，其表面粘度較大，這是由于HM109密封劑采用的主要是炭黑（呈堿性）補強，其體系呈堿性，促使了密封劑中的聚硫生膠與空氣中的氧氣反應。實際中通常采用貼覆塑料膜進行隔絕空氣處理，而雙組份單包裝由于其密封性更好，未出現表面增粘現象。至于HM120密封劑，其采用二氧化硅補強，基膏偏弱酸性故不存在此類現象，但是相應的力學性能比炭黑補強的密封劑較弱。

圖3為不同包裝形式下密封劑剝離強度隨貯存時間的變化，結果可知，采用這兩種形式包裝的HMl09密封劑剝離強度隨貯存時間變長其剝離強度均變化不大。同樣的，HMl20密封劑的剝離強度也隨貯存時間變化不大，這說明包裝形式并不影響其最終的硫化性能。

綜上可知，不同包裝形式主要影響密封劑的基膏粘度、活性期等工藝性能，對密封劑的剝離性能影響不大。其中，使用單組份包裝形式有利于密封劑的長期貯存，特別是對采用堿性補強填料的體系更有利。

2.2不同包裝形式下的混合工藝對密封劑工藝性能的

影響

密封劑采用塑料桶套裝的包裝時，使用時一般根據用量來決定混合方式。當使用量在400g以下時，一般采用手工混合即用膩子刀將基膏和硫化劑混合均勻。當使用量大于400g時，一般采用三輥研磨機或行星式攪拌機（一般配有冷卻系統和抽真空系統）進行機器混合。而當密封劑采用雙組份單包裝的形式包裝時，其本身自帶混合裝置，通過上下旋轉即可將密封劑混合均勻，這4類混合方式實物圖如圖4所示。為此，本文考查了HM109和HM120兩種密封劑在使用不同混合工藝對密封劑性能的影響。

圖5為不同混合方式對HM109密封劑和HM120低密度密封劑性能的影響。結果可以看出，采用三輥研磨機的密封劑活性期最短、流淌性最大，這是因為其剪切力最大，混合時發熱現象最為明顯，所以活性期變短，而流淌性變大。行星攪拌機混合時其剪切力不如三輥研磨機且伴有冷卻系統，故對密封劑的活性期影響不大，流淌也介于手工混合和三輥研磨機之間，而雙組份單包裝本身即可混合，其混合強度明顯弱于三輥研磨機和行星攪拌機，所以其活性期和流淌性和手工混合差不多。

2.3不同包裝形式下的混合工藝對密封劑物理性能的影響

表1和表2為不同混合工藝對密封劑物理性能的影響，對于密封劑的密度而言，其手工混合的相對較低，這是因為手工混合時難免混入氣泡造成缺陷，所以密度相對較低，但這不利于密封劑的力學性能。從表2可以看出，HM120密封劑采用三輥研磨機混合后，其密度明顯變大。這是因為HM120密封劑為低密度密封劑，其體系中加入了一定量的聚合物微球。在使用三輥研磨機時，可能使體系中較大的微球壓縮或是破裂，造成了密度相對升高，所以低密度密封劑混合時一般不推薦三輥研磨機。對于密封劑的拉伸性能和粘接性能來說，其手工混合的密封劑相對較差，其余均相似。這就是因為手工混合混人氣泡等缺陷造成的。

從上述結果可以知道，手工混合時對密封劑的工藝性能影響不大，但是會造成缺陷影響密封劑的力學性能。而三輥研磨機由于其剪切力大且放熱明顯會造成密封劑活性期縮短，流淌變大，另外會影響低密度密封劑的密度。行星式攪拌機對密封劑的工藝性能影響不大，且不會影響到低密度密封劑的密度，適合各類密封劑的大量混合。雙組份單包裝的自混合方式不影響密封劑的工藝性能和力學性能等，每次混合量較小，如果大范圍使用需要配備多臺設備，對條件要求較高，但適合現場靈活使用以及外廠環境的小量使用。

3結語

1）包裝形式主要影響密封劑長期貯存后基膏粘度、活性期等工藝性能，對密封劑的剝離性能影響不大。其中，使用單組份包裝形式更有利于密封劑的長期貯存。

2）采用行星式攪拌機混合方式對密封劑的工藝性能影響不大，且不會影響到低密度密封劑的密度，適合各類密封劑的大量混合。

3）雙組份單包裝形式不僅有利于密封劑的長期貯存，且使用本身自帶混合裝置不影響密封劑的各項性能，使用靈活方便，適合于現場小范圍使用及外場施工。