填料对聚硫密封胶性能的影响

标准热循环（2）：将固化好的密封胶试片放入 烘箱内，升温至 121℃，保温 4h；然后升温至 160℃， 保温 40min；再升温至 182℃，保温 1h。关闭烘箱，随 炉自然降温。共 6 个循环。
2 结果与讨论
低硬度
2.1 中空微球对聚硫密封胶性能的影响 聚硫密封胶由于使用密度较高的金属氧化物固
化，即使不含其它填料，硫化后也有较高的密度。中 空微球密度较低，加入后能有效地降低密封胶的密 度。表 1 为加入不同密度的中空微球后，密封胶的 性能。
69%）、伸长率提高 15%（老化后 95%），同时其热老化前后性能变化率最低，拉伸强度、扯断伸长率、邵 A 硬度的变化率分别为
3%、- 84%、108%，优于无填料体系（- 15%、- 91%、118%）；随着 CaCO3 含量的增加，密封胶的密度提高，热老化前后扯断伸长率
均降低、邵 A 硬度均提高，而拉伸强度呈现先提高、后降低的规律，在含量为 20 份时最高，达到 2.22MPa，比不加提高 49%，老化
2010 年第 32 卷第 1 期
化学与黏合 CHEMISTRY AND ADHESION
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填料对聚硫密封胶性能的影响
孙明明 1,2, 张 斌 1,2, 张绪刚 1,2, 李坚辉 1, 王 磊 1
（1.黑龙江省科学院石油化学研究院，黑龙江 哈尔滨 150040 ;2.哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）
摘要：通过加入中空微球降低聚硫密封胶的密度，讨论了中空微球及补强对密封胶热老化前后性能的影响。结果表明，加
入中空微球后密封胶的密度下降，使用不同微球，密度和硬度差别不大，而仅 75# 微球有一定的补强作用，密封胶的耐热性急剧
下降。补强填料提高了密封胶的密度，热老化前后的各项性能都比无填料体系高。使用 A- 380 拉伸强度提高 39%（老化后
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孙明明等，填料对聚硫密封胶性能的影响
Vol． 32． No． 1，2010
中空微球（55#、56#、60#、75#），工业级，市售。 1.2 测试方法
拉伸强度、扯断伸长率：GB/T 528- 1998；密度： GB/T 533- 1991；邵 A 硬度：GB/T 531- 1999。 1.3 试验方法 1.3.1 密封胶制备
由图 1 可以看出，加入填料后老化前后的各项
性能都比无填料体系高，表明有明显的补强作用。
2010 年第 32 卷第 1 期
化学与黏合 CHEMISTRY AND ADHESION
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经过热老化后密封胶的扯断伸长率均急剧下降，邵 A 硬度均明显提高，拉伸强度变化较小，这表明热老 化使密封胶的主链发生了断裂。其中，使用 A- 380 拉伸强度提高 39%（老化后 69%）、伸长率提高 15% （老化后 95%），同时其热老化前后性能变化率最 低，拉伸强度、扯断伸长率、邵 A 硬度的变化率分别 为 3% 、- 84% 、108% ， 优 于 无 填 料 体 系 （- 15% 、 - 91%、118%），这表明加入 A- 380 使密封胶耐热老 化性能提高。A- 380 的加入量如继续增大，体系黏 度太大，工艺性能不好，操作困难。
将改性聚硫橡胶、不同种类填料及其它助剂按 比例混合，在三辊研磨机上研磨成颜色均一的膏状 物，即为密封胶的主剂。 1.3.2 固化
将密封胶的主剂、硫化膏按一定比例混合，搅 拌均匀，涂敷在指定的模具中，室温放置 24h 后，放 入 101- 3- 5 型电热恒温鼓风干燥箱内，在 70℃下固 化 24h，关闭烘箱，随炉自然降温。 1.3.3 热老化
2.02 2
1.5
1.491.54 1.51
1.07
1
0.91
老化前 老化后
1.56 1.26
拉伸强度 /MPa
0.5
0 无
1200
900 648
600
A- 380 CaCO3 （a）
838 748
TiO2
老化前 老化后 859
扯断伸长率 /%
300 60
0 无
80
60 48
40 22
20
117
88
1.00
0.88
0.89
1.22
扯断伸长率 /%
648
544
508
496
727
邵 A 硬度
22
29
29
30
30
由表 1 可以看出，加入中空微球后密封胶的密 度明显下降，邵 A 硬度增大，使用不同微球，密度和
硬度差别不大。但仅 75# 微球有一定的补强作用，
与无任何填料体系相比，拉伸强度提高 13%、扯断
Harbin Engineering University, Harbin 150001, China) Abstract: Polysulfide sealant was prepared based on modified polysulfide rubber, the performances of sealant with different fillers were studied. It was evidenced that density, tensile strength, elongation at break, hardness, and thermal stability of the sealant changed greatly. It was also found that density was lower with adding hollow microsphere and the thermal stability decreased very fast. Sealant which used A-380 had the lower property change rate than the non-filler sealant after heat aging, tensile strength increased 3% compared with -15%, elongation at break decreased 84% com － pared with 91%, hardness increased 108% compared with 118%. The result showed that density and hardness increased, elongation at break de － creased with the increasing of the amount of CaCO3,while the maximum tensile strength were obtained at the level of 20 phr, which made the tensile strength improve for about 49% and only 6% decrease after heat-aging. Key words: Polysulfide sealant; low density; heat resistance; filler; heat aging
1实验
1.1 原材料 改性聚硫橡胶，自制；MnO2 硫化膏，自制；气相
法白炭黑（A- 380），工业级，沈阳永新化工厂；轻质 碳酸钙（CaCO3），工业级，淄博日升化工厂；钛白粉 （TiO2），工业级，上海跃江钛白化工制品有限公司；
收稿日期：2009- 10- 29 作者简介：孙明明（1974－），男，黑龙江省青冈县人，副研究员，硕士，主要从事合成高分子胶接与密封材料的研究。
前言
聚硫密封胶是以液态聚硫橡胶为主要成分的 密封胶，固化后成为柔软的橡胶状弹性体,其具有特 别优异的耐油、耐溶剂、耐老化性能及耐久性，在航 空、航天、建筑、汽车、船舶、机械、石油化工和电气 仪表等行业都得到广泛应用[ 1~9]。
航空工业中，减重是设计的重要指标之一，使 用先进复合材料替代密度较高的金属合金已经成 为新型飞机的发展趋势，同时任何部件的减重均具 有重大意义。在机翼整体油箱、飞机座舱、飞机电器 元件、机翼表面和边缘、机身等的密封中均大量使 用聚硫密封胶，国内目前主要产品仍为常规体系， 密度在 1.65g/cm3 左右。而国外 PRC- DeSoto 公司、A.
恒温热老化：将固化好的密封胶试片放入电热 恒温鼓风干燥箱内，升温至 180℃，保温 10h，关闭 烘箱，自然降温。
标准热循环（1）：将固化好的密封胶试片放入 烘箱内，升温至 121℃，保温 4h；然后升温至 160℃， 保温 40min；再升温至 182℃，保温 1h。关闭烘箱，将 试片拿出，自然降温（室温空气中）。共 6 个循环。
伸长率提高 12%，而使用其它微球拉伸强度和伸长
率都有一定的下降。中空微球的补强效果远不如其
它种类填料，尤其是其加入后，密封胶的耐热性急
剧下降，经 180℃老化 10h 后，密封胶出现明显的黏
流，已经无法使用，性能也无法测试。
2.2 补强填料对聚硫密封胶性能的影响
炭黑是密封胶有效的补强剂，加入后，密封胶
SUN Ming-ming1,2, ZHANG Bin1,2, ZHANG Xu-gang1,2, LI Jian-hui1 and WANG Lei1 (1. Institute of Petrochemistry, Heilongjiang Academy of Science, Harbin 150040, China; 2. College of Material Science and Chemical Engineering,
表 1 含不同微球密封胶的性能 Table 1 Performance of sealants with different hollow
microsphere
种类
无
55#
56#
Байду номын сангаас60#
75#
含量 / 份
0
10
10
10
10
密度 /g·cm-3
1.31
1.19
1.20
1.19
1.21
拉伸强度 /MPa
1.07
前后的变化率为 6%。研制的聚硫密封胶综合性能优异，热老化后质量损失小，仍呈现为弹性的橡胶状。
关键词：聚硫密封胶；低密度；耐高温；填料；热老化
中图分类号：TQ 436.6
文献标识码：A
文章编号：1001- 0017（2010）01- 0009- 04
Effects of Fillers on the Properties of Polysulfide Sealant
加入 CaCO3 和 TiO2 密封胶硫化后的性能接近， 但使用 CaCO3 老化后性能变化 （拉伸强度 34%、扯 断伸长率 - 89%、邵 A 硬度 113%）优于 TiO（2 - 19%、 - 92%、134%），表明密封胶加入 CaCO3 后的耐热老 化性能优于加入 TiO2。由于填料本身的密度较高， 加入后密封胶的密度有所提高，加入 A- 380、CaCO3、TiO2 后 密 度 由 1.31 分 别 提 高 至 1.35、1.44、 1.52。 2.3 混合填料对聚硫密封胶性能的影响
A- 380 CaCO3 （b）
64 54
26
30
70 TiO2
老化前 老化后 54
23
邵 A 硬度
0
无
A- 380 CaCO3
TiO2
（c）
图 1 含不同种类填料密封胶的性能
（a）拉伸强度；（b）扯断伸长率；（c）邵 A 硬度
Fig.1 Mechanical properties of sealants with different fillers
的拉伸强度和扯断伸长率有明显的增加。由于本文
中使用黑色的 MnO2 硫化体系，为了保证主剂及硫 化剂有足够的色差，黑色的炭黑并不适合。分别加
入 5 份气相白炭黑 A- 380、30 份轻质 CaCO3、30 份 金红石型 TiO2，密封胶经 180℃老化 10h 前后的性 能对比如图 1 所示。
2.5
C.TECH 公 司 等 已 开 发 出 常 规 密 度 （1.50 ～1.65 g/cm3）、中等密度（1.20～1.49 g/cm3）、低密度（＜1.19 g/cm3）的系列化产品。
本文使用中空微球来降低聚硫密封胶的密度， 考察了不同种类微球及补强填料对密封胶密度、拉 伸强度、扯断伸长率、热老化等性能的影响，研制出 具有较低密度（1.24 g/cm3）综合性能优异的密封胶。