不同密封劑對不同涂層之間粘附的影響及其粘接性能

中圖分類號： .6 文獻標志碼：A 文章編號：1001-5922（2025）05-0009-04

Abstract：The adhesion between diferent sealants and diferent coating systems was studied，and the changes in adhesive properties of thepainted surface without sanding and after sanding were verified.The results showed that HM120 B-4 sealant had poor adhesion to a variety of coating systems，and it was necessary to full polish HM120 sealantbefore applying HM12O sealant on the topcoat. HM113 and HM1123 sealants had poo adhesion to QH-15 QFS -15B，BFJ-1901-1 BFJ-1901-2 and CTN-3728 CTA -3761 coating systems，but had good adhesion to QH -15 QFS -15E3 and HDY -HO6 -Y010 HDY -S04 -22 coating systems，and could be coated without grinding.HM317 sealant had good adhesion adaptability to QH -15 QFS-15B coating system，and could be coated without grinding.It was not recommended to apply JLG -1O3 B -2 sealant to the surface of the topcoat.

Key words ：sealant ；coating system ； topcoat； bonding property

密封劑是飛機上使用的重要功能性材料，目前大量用于機身和機翼整體油箱密封、機身結構密封、空氣系統密封、座艙密封等[19]。涂料作為一種重要的飛機用非金屬材料，由于具有良好的保護性、優良的附著強度、良好的機械物理特性及較優的耐氣候性等優點，在飛機上使用主要起到保護、裝飾、標志和特種功能作用[10-14]。飛機在服役和使用過程中，可能會受到空氣、水分、鹽分等外界腐蝕介質影響，從而對飛機結構產生腐蝕損傷。因此，飛機外表面、整體油箱等金屬零件部位通常采用涂層系統 + 密封劑的形式進行防護。飛機常規裝配工序為零部件表面先噴涂底漆，再涂覆密封劑，最后整機活化打磨后噴涂面漆。為了驗證密封劑與涂層系統的粘接性，需開展相關試驗研究。涂料與密封劑的粘接性是指它們之間相互附著的能力。良好的粘接性可以確保密封劑與涂料緊密結合，防止出現剝落、分層等情況。

無論哪種形式的密封，密封劑都會受到各種應力的作用，其中剝離粘接力至關重要。密封劑與金屬或者其他材料的粘接剝離強度是評定密封劑和結構件粘接性能的重要試驗項目，是材料研制、產品設計和材料生產質量控制環節中不可缺少的關鍵性指標[15]。采用 剝離強度試驗方法，根據飛機實際使用工況，在鋁合金表面先噴涂涂層系統，再涂覆密封劑的試驗結構形式，從而驗證密封劑與涂層系統的粘接性，為飛機結構設計和材料選用提供可靠的性能數據。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

1.1.1 密封劑試驗用密封劑如表1所示。

1.1.2 粘接底涂

試驗用粘接底涂如表2所示。

1.1.3 涂料

試驗用涂層系統如表3所示。

1.1.4 鋁合金試板

2A12-T4，1mm×75mm×150mm ，表面硫酸陽極化處理。

1.2 試驗儀器及設備

島津AG-X1KN電子拉力機，日本島津儀器有限公司；PHH201T高溫試驗箱，廣州無所環境儀器有限公司； THS-COC-100 型恒溫恒濕箱，臺灣慶聲科技股份有限公司。

1.3 試驗條件

試驗標準條件：溫度（ 23±2）9C ，相對濕度（50±5）% 。

1.4 試驗方案

1.4.1 噴漆試片準備

在表面硫酸陽極化處理過的2A12－T4鋁合金試板上，噴涂涂層系統，具體見表3。

1.4.2 漆面打磨

將噴漆試片一半進行打磨，一半不進行打磨。需要打磨的噴漆試片，打磨前用丙酮對試片進行預清洗，然后用3M7447打磨墊打磨面漆至表面粗糙失光，最后用丙酮清洗表面。

1.4.3密封劑與涂料系統粘接性試板制備

將配套底涂和密封劑按照HB5249—1993標準要求涂敷在未打磨或經過打磨的噴漆試片上，制備剝離強度試板，具體如下：

（1）配套密封劑與QH-15底漆 +QFS-15B 面漆涂層系統，分別在未打磨和打磨的噴漆試片上涂覆NJD-3底涂 密封劑、NJD-10底涂 密封劑、NJD-3底涂 + HM113B-4密封劑、NJD-10底涂 +HM13B-4 密封劑、NJD-10底涂 密封劑和NJD-6底涂 +HM317 密封劑。

（2）配套密封劑與BFJ-1901-1底漆 +BFJ- 1901-2面漆涂層系統，分別在未打磨和打磨的噴漆試片上涂覆NJD-3底涂 密封劑、NJD-10底涂 密封劑、NJD-3底涂 + HM113B-4密封劑、NJD-10底涂 密封劑和NJD-10底涂 密封劑。

（3）配套密封劑與QH-15底漆 +QFS-15E3 面漆涂層系統，分別在未打磨和打磨的噴漆試片上涂覆NJD-3底涂 +HM120B-4 密封劑、NJD-3底涂 + HM113B－4 密封劑、NJD－10底涂 + HM1123B-4密封劑和JLG-103密封劑。

（4）配套密封劑與CTN-3728底漆 3761面漆涂層系統，分別在未打磨和打磨的噴漆試片上涂覆NJD-3底涂 +ΔHM120B-4 密封劑、NJD-3底涂 + HM113B-4密封劑、NJD-10底涂 +HM1123B-4 密封劑和JLG-103 密封劑。

（5）配套密封劑與 HDY-H06-Y010 底漆 + HDY-S04-22 面漆涂層系統，分別在未打磨和打磨的噴漆試片上涂覆NJD-3底涂 密封劑、NJD-3底涂 密封劑、NJD-10底涂 +HM1123B-4 密封劑和JLG-103密封劑。

1.4.4 性能測試

剝離強度按照HB5249—1993標準，采用電子拉力機進行測定，加載速率為 50mm/min 。每種剝離試驗測試6個有效數據，取平均值。

2 結果與討論

2.1 配套密封劑與 QH-15+QFS-15B BFJ-1901-1+BFJ-1901-2 涂層系統粘接性試驗結果及分析

配套密封劑與 QH-15+QFS-15B 、BFJ-1901-1+BFJ-1901-2 涂層系統粘接性試驗結果如表4所示。

由表4可知，未打磨前，HM120、HM113和HM1123密封劑與 QH-15+QFS-15B 涂層系統粘接性差；打磨后，可顯著提高其粘接性，內聚破壞率均由界面破壞變為密封劑 100% 內聚破壞，粘接性結果由高到低依次為： 、NJD-3+HM113B-4，NJD-10+HM1123B-4 、NJD-3+HM12B-4N J D-10+H M120B-4NJD-6+HM317 。對于HM317密封劑，面漆表面打磨與否，對于涂層粘接性影響不大，密封劑剝離強度試驗結果基本相同，內聚破壞均為 100% 。

由表4還可知，未打磨前，HM120、HM113和HM1123密封劑與 BFJ-1901-1+BFJ-1901-2 涂層系統粘接性均較差；打磨后，可顯著提高其粘接性，內聚破壞率均由界面破壞變為密封劑 100% 內聚破壞，粘接性結果由高到低依次為： NJD-3+HM13B-4 、NJD-10+HM113B-4，NJD-10+HM1123B-4，NJD- 10+HM120B-4，NJD-3+HM120B-4 ，剝離強度測試時密封劑均與涂漆試板內聚破壞。

2.2 配套密封劑與 QH-15+QFS-15E3 1CTN-3728+CTA-3761 涂層系統粘接性試驗結果及分析

配套密封劑與 QH-15+QFS-15E3：.CIN-3728+ CTA-3761涂層系統粘接性試驗結果如表5所示。

由表5可知，未打磨前，HM120密封劑與QH-15+QFS-15E3 涂層系統粘接性較差，面漆表面打磨至粗糙無光后，可提高HM120與涂層系統的粘接性，內聚破壞率均由 60% 提升為 100% 。HM113B-4和HM1123B-4密封劑與 QH-15+QFS-15E3 涂層系統粘接性較好，面漆表面打磨與否，對粘接性影響不大。總體來說， QH-15+QFS-15E3 涂層系統與HM113B-4的粘接性優于HM1123B-4。對于JLGB-2密封劑，未打磨前，其與 QH-15+QFS- 15E3涂層系統粘接適應性較差，為界面破壞；經打磨后與 QH-15+QFS-15E3 內聚破壞提升為 100% 。

由表5還可知，未打磨前，HM120、HM113和HM1123密封劑與 CTN-3728+CTA-3761 涂層系統粘接性均較差；打磨后，可顯著提高其粘接性，內聚破壞率均由界面破壞變為密封劑 100% 內聚破壞，粘接性結果由高到低依次為： NJD-3+HM113B-4 、NJD-10+HM1123B-4，NJD-3+HM120B-4 。同時，無論是否對面漆進行打磨， JLG-103B-2 與CTN-3728+CTA-3761 涂層系統進行剝離強度測試，密封劑與涂漆試板均為界面破壞，密封劑內聚破壞率為 0% ，說明其與 CTN-3728+CTA-3761 涂層系統粘接性差。

2.3 配套密封劑與 HDY-H06-Y010+ HDY-S04-22 涂層系統粘接性試驗結果及分析

配套密封劑與 HHDY-H06-Y010+HDY- S04-22涂層系統粘接性試驗結果如表6所示。

由表6可知，未打磨前，HM120密封劑與HDY-H06-Y010+HDY-S04-22 涂層系統粘接性較差；打磨后，可提高HM120與涂層系統的粘接性，破壞形式由界面破壞變為 100% 內聚破壞。HM113B-4和HM1123B-4密封劑與 HDY-H06-Y010+HDY- S04-22 涂層系統粘接性較好，面漆表面打磨與否，對粘接性影響不大， HDY-H06-Y010+HDY-S04-22 涂層系統與HM113B-4的粘接性優于HM1123B-4。未打磨前，JLG103B-2密封與 HDY-H06-Y010+ HDY-S04-22涂層系統粘接適應性較差；打磨后，內聚破壞率有所改善，密封劑內聚破壞率提升為 100% 。

2.4密封劑與涂層系統的粘接性分析

參考常規密封劑性能要求，HM120、HM113和HM1123等聚硫類密封劑剝離強度要求大于等于3.5kN/m ，內聚破壞率 100% ；HM317有機硅密封劑剝離強度要求大于等于 1.75kN/m ，內聚破壞率大于等于 85% ，對HM120B-4、HM113B-4、HM1123B-4、HM317、JLG103B-2密封劑與各類涂層系統粘接性結果如表7所示。

NJD -3更換為 NJD-10 底涂，不能改善其與QH- 涂層系統的粘接性。（2）對于HM113B-4密封劑，未打磨前與 QH-15+QFS-15B 、BFJ-1901-1 +BFJ-1901-2、CTN -3728+CTA-3761 涂層系統的粘接性差，而與 QH-15+QFS-15E 3、HDY-H06-Y010+HDY-S04-22 涂層系統的粘接性好；HM113B-4密封劑底涂由NJD-3更換為NJD-10，不能改善其與QH-15+QFS-15B，BFJ-1901-1+BFJ-1901-2 的粘接性。（3）對于HM1123B-4密封劑，未打磨前與 QH-15+QFS-15B，BFJ-1901-1+BFJ- 1901-2，CTN-3728+CTA-3761 涂層系統的粘接性差，而與 QH-15+QFS-15E3 、HDY -H06 -Y010+HDY-S04-22 涂層系統的粘接性好。（4）經打磨面漆至粗糙失光后，與未打磨相比，原粘接性差的密封劑（HM120、HM113、HM1123）與QH-15+QFS-15B：，BFJ-1901：-：1+BFJ-1901：-：2 、（204 CTN-3728+CTA-3761 涂層系統組合，其剝離強度大幅提高， 100% 內聚破壞，粘接適應性好。這是因為打磨后表面粗糙度增加，出現許多微小的凹坑和凸起，這些微小的凹凸結構提供了更多的物理接觸點，在使用密封劑涂覆面漆時，密封劑可以流入這些凹坑中，就像一個個小的“錨固點”，當密封劑固化后，這些被錨固的部分就大大增加了它們之間的結合力，從而使粘附力增強。另外打磨后的凹凸不平結構使得實際的表面積比原來光滑表面的幾何表面積增大，讓更多的密封劑與面漆表面接觸，可以形成化學鍵或者較強的分子間作用力，從而使得粘附更加牢固。（5）對于HM317 有機硅密封劑，其與QH-15+QFS-15B 涂層系統粘接適應性好，面漆打磨或不打磨無差異。這是由于HM317密封劑是一種雙組分防火阻燃有機硅密封劑，其基體材料為液體硅橡膠，以硅氧硅（—Si—O—Si—）為主鏈，而QFS-15B面漆為聚氨酯體系防腐涂料，以多異氰酸酯和多羥基化學物反應而制得，性能由一NCO和—OH決定，NJD-6 粘接底涂作為一種含硫硅烷偶聯劑，含有雙親基團，其一部分基團與HM317 密封劑反應形成化學交聯的有機基團；另一部分基團與QFS-15B涂料表面的羥基反應，增強了HM317密封劑與 QH-15+QFS-15B 涂層系統的粘接效果。（6）對于JLG103B-2密封劑，其與 QH-15+ QFS -15E3、 HDY-H06-Y010+HDY-S04-22 CTN-3728+CTA-3761 涂層系統剝離后內聚破壞率低，粘接適應性較差；經打磨后與 QH-15+ QFS - 15E3 HDY-H06-Y010+HDY-S04-22 內聚破壞提升為 100% ，但CTA-3761面漆打磨后內聚破壞率無改善，仍為界面破壞。

3結語

（1）HM120B-4密封劑與多種涂層系統粘接性較差，在面漆上涂敷HM120密封劑前需用打磨墊

進行充分打磨；

（2）HM113B-4、HM1123B-4密封劑與QH-15+QFS-15B，BFJ-1901-1+BFJ-1901- 涂層系統的粘接性差，涂敷HM113、HM1123密封劑前，需對涂層系統的面漆進行打磨；（3）HM113B-4、HM1123B-4密封劑與QH-15+QFS-15E3，HDY-H06-Y010+HDY-S04-22 涂層系統的粘接性好，可不打磨進行涂覆使用；（4）HM317密封劑與 QH-15+QFS-15B 涂層系統粘接適應性好，可不打磨進行涂覆使用；（5） 1JLG-103B-2 密封劑與 QH-15+QFS- 15E3 .HDY-H06-Y010+HDY-S04-22，CTN- 3728+CTA-3761 涂層系統粘接適應性較差；對CTN-3728+CTA-3761 涂層系統的面漆進行打磨，不能改善其與 JLG-103B-2 密封劑的粘接適應性；且JLG-103B-2密封劑無適用底涂，不建議在面漆表面涂敷JLG-103B-2密封劑。

【參考文獻】

[1]苗蓉麗，賴忠惠，章菊華.航空非金屬材料性能測試技術（1）—橡膠與密封劑[M].北京：化學工業出版社，2014.

[2] 邢袆琳，劉剛，唐蒙.航空聚硫密封劑國內外測試方法對比研究[J].粘接，2017，49（1）：49-52.

[3] 全文高，陳炳耀，姚榮茂，等.硅烷改性聚醚密封膠的制備及性能研究[J]，化學與粘合，2021，17（5）：13-17.

[4] 楊亞飛，于美超，章諫正，等.飛機油箱密封劑耐介質性能研究[J].粘接，2017，36（10）：47-49.

[5] 郝開強，俞波，陶小樂.耐油硅橡膠密封劑的制備與性能研究[J].粘接，2018，36（9）：21-23.

[6] 卜濤，劉亞瓊，陳淼，等.高溫下不發泡單組分聚氨酯密封膠的研究[J].粘接，2018，37（10）：50-52.

[7] 張新全，劉剛，邢袆琳，等.石墨烯對聚硫密封劑防腐蝕性能的影響[J].粘接，2018，25（2）：52-55.

[8] 劉藝帆，章建正，秦蓬波，等.聚硫代醚密封劑壓縮性能的研究[J].粘接，2017，49（1）：55-57.

[9] 吳健濤，陳炳耀，姚榮茂，等.高耐候性單組分硅酮密封膠的研究[J].化學與粘合，2020，56（5）：26-28

[10] 秦蓬波.改性聚硫密封劑的低粘附力性能研究[J].粘接，2017，17（6）：45-48.

[11] 宋英紅，劉崢，吳松華.聚硫密封劑相容性研究[J」粘接，2021，12（12）：22-25.

[12] 計臣，孫超，秦蓬波，等.聚硫代醚密封劑力學性能的配方研究[J].粘接，2021，41（8）：26-29.

[13] 謝小玲，牛蓉.密封膠最大拉伸強度均勻性及穩定性的檢驗及評價[J].粘接，2020，1（1）：23-25.

[14] 張超智，蔣威，李世娟.海洋防腐涂料的最新研究進展[J].腐蝕科學與防護技術，2016，28（3）：269-275.

[15] 代曉瑛，王波，楊小民.高粘附力改性聚硫密封劑與防腐涂料的粘接性研究與分析［J].中國膠粘劑，2022，31（8）：17-21.

（責任編輯：蘇幔）