國內(nèi)外航空聚硫密封劑產(chǎn)品概況

劉星北，王慧珊 章諫正 吳松華

（1.中國商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海 200232；2.中航工業(yè)北京航空材料研究院，北京 100095）

國內(nèi)外航空聚硫密封劑產(chǎn)品概況

劉星北，王慧珊 章諫正 吳松華

（1.中國商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海 200232；2.中航工業(yè)北京航空材料研究院，北京 100095）

對(duì)國內(nèi)外公司的航空聚硫密封劑進(jìn)行了歸納、分析和對(duì)比，展望了未來航空聚硫密封劑的發(fā)展趨勢。

聚硫；密封劑；航空

1 聚硫橡膠及相關(guān)材料發(fā)展

聚硫密封劑的發(fā)展已經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)，其中液體聚硫橡膠的合成過程（如Morton公司的專利所述）是通過二羥乙基縮甲醛與多硫化鈉反應(yīng)得到，這是第1種商業(yè)應(yīng)用的液態(tài)聚硫橡膠[1]。以它為生膠制得的聚硫密封劑具有優(yōu)良的耐油、耐腐蝕、耐沖擊、耐低溫、低透氣率等特性，從而在建筑、水利等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在航空領(lǐng)域，聚硫密封劑成功應(yīng)用于飛機(jī)整體油箱密封、機(jī)身防腐蝕密封、口蓋密封等[2～4]。此后有很多工作都集中于聚硫橡膠改性，如用環(huán)氧樹脂或聚氨酯樹脂對(duì)聚硫橡膠進(jìn)行增韌改性等[5，6]。其中美國PPG公司使用小分子硫醇與聚硫橡膠中的雙硫鍵進(jìn)行交換反應(yīng)，降低了高分子質(zhì)量聚硫橡膠的黏度，增加了填料用量，同時(shí)提高了聚硫橡膠的粘接及耐溫性能。通過此方法開發(fā)了商品名為Permapol p-5的改性聚硫橡膠，用此生膠制備了一系列改性聚硫密封劑，成功應(yīng)用在波音、空客等公司的飛機(jī)生產(chǎn)中[7]。

由于聚硫分子中含有大量的雙硫鍵，其耐熱性能受到一定影響，長期使用溫度為-55～121 ℃。為了提高密封劑的耐高溫性能，PPG公司開發(fā)了商品名為Permapol p-3.1的聚硫代醚橡膠[8～10]，并用此橡膠開發(fā)了一系列聚硫代醚密封劑，其中PR-2001是環(huán)氧硫化的快速固化聚硫代醚密封劑，已應(yīng)用在波音飛機(jī)的整體油箱密封中。

2 國外航空聚硫密封劑發(fā)展概況

國外航空聚硫密封劑發(fā)展較早，形成了大量相關(guān)的材料標(biāo)準(zhǔn)和工藝標(biāo)準(zhǔn)，有些是美國宇航材料標(biāo)準(zhǔn)，如AMS3276、AMS3281[11，12]；有些是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如波音公司的材料標(biāo)準(zhǔn)BMS5-142、空客公司的材料標(biāo)準(zhǔn)AIMS-04-05-012[13，14]。主要的供應(yīng)商有PPG航空材料有限公司、AC Teck航空材料有限公司、Chemetall航空材料有限公司和Flamemaster公司等。

2.1 PPG航空材料有限公司產(chǎn)品

PPG航空材料有限公司研發(fā)的密封產(chǎn)品牌號(hào)有近100種，包含PRC、Pro-Seal品牌的密封膠和Semco?品牌的包裝及應(yīng)用系統(tǒng)。其主要產(chǎn)品及特性如表1所示。

從表1可以看出，PPG公司的產(chǎn)品有以下特點(diǎn)：

（1）大部分產(chǎn)品根據(jù)飛機(jī)的使用部位和應(yīng)用情況來研制，包括油箱、機(jī)身、口蓋、電子設(shè)備等處的密封劑。有些產(chǎn)品還有諸如導(dǎo)電、低粘附力、快速固化等特殊用途。有些則是為不同公司研制的，如PR-1772和PR-1782，分別是為空客和波音研制。

（2）目前其主要推廣的產(chǎn)品為PR-1776，PR-1772（PR-1782），PR-2007，這幾個(gè)產(chǎn)品主要區(qū)別在于密度的大小，后期推出的產(chǎn)品功能更全，應(yīng)用更加方便。上述密封劑作為飛機(jī)主要密封劑使用量最大，比如一架B-777飛機(jī)，使用量可以達(dá)到500加侖，密封劑的密度降低可以使飛機(jī)減重幾百千克，所以低密度密封劑具有廣闊的市場前景。

（3）除上述產(chǎn)品外，PR-2001因使用的原料為液體聚硫代醚，自身密度比聚硫要低，且耐溫等級(jí)比聚硫要高，使用環(huán)氧硫化時(shí)不受溫濕度影響，硫化快，效率高，不耽誤后續(xù)工作，受到國外飛機(jī)制造商的認(rèn)可。

2.2 AC TECK 公司

AC TECK 公司擁有30多種不同牌號(hào)的產(chǎn)品，可以滿足飛機(jī)不同部位的應(yīng)用需求，其發(fā)展模式與PPG公司相似，很多產(chǎn)品都也與PPG公司類似，其產(chǎn)品見表2。

從表2可以看出：

1）AC Teck的主要產(chǎn)品在油箱密封和機(jī)身密封，而且趨勢是不斷降低密封劑的密度；

表1 PPG航空材料有限公司主要產(chǎn)品Tab.1 Main products of PPG Aerospace Materials Co.

2）與PPG公司相比，產(chǎn)品少而精，充分做好油箱和機(jī)身密封劑，大部分產(chǎn)品的硫化期都較短，在保證應(yīng)用的前提條件下，縮短硫化期能夠提高效率。

2.3 Chemetall公司

Chemetall公司航空密封劑產(chǎn)品種類較少，但是目前已成為空客等大型飛機(jī)制造商的密封劑供應(yīng)商。其產(chǎn)品如表3所示。

從表3可以看出：

1）Chemetall公司擁有的產(chǎn)品比AC Teck公司更少，主要是用于油箱、機(jī)身密封的產(chǎn)品，其趨勢也是降低密度；

2）由于Chemetall公司在表面處理領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，其密封劑產(chǎn)品具有穩(wěn)定、優(yōu)異的粘接性能。

2.4 Flamemaster 公司

Flamemaster 公司主要產(chǎn)品包括航空密封劑、膠粘劑、涂料等，其中聚硫密封劑產(chǎn)品較全，涵蓋了飛機(jī)的各個(gè)部位。其產(chǎn)品如表4所示。

從表4可以看出：

1）Flamemaster 公司產(chǎn)品齊全，包括常規(guī)的飛機(jī)

整體油箱密封劑、機(jī)身防腐蝕密封劑、風(fēng)擋玻璃密封劑和口蓋密封劑，其產(chǎn)品與PPG公司相類似；

表2 AC Teck公司航空密封劑產(chǎn)品Tab.2 Aeronautic sealant products of AC Teck Co.

表3 Chemetall 公司航空產(chǎn)品Tab.3 Aeronautic products of Chemetall Co.

表4 Flamemaster公司航空密封劑產(chǎn)品Tab.4 Aeronautic sealant products of Flamemaster Co.

2）Flamemaster 公司還有一些特殊的產(chǎn)品，比如多種灌封膠，應(yīng)用于特殊部位。

3 國內(nèi)密封劑發(fā)展概況

國內(nèi)航空密封劑主要提供商為中航工業(yè)北京航空材料研究院，在過去的50多年中研制了數(shù)十種密封劑，從XM系類到HM系類，性能進(jìn)一步完善，種類進(jìn)一步擴(kuò)充，目前主要的HM系列產(chǎn)品如表5所示。

從表5可見：

1）國內(nèi)研發(fā)的產(chǎn)品大多伴隨著型號(hào)需求而研制，形成了整體油箱密封劑、防腐蝕密封劑以及口蓋用密封劑等產(chǎn)品。產(chǎn)品具有較好的穩(wěn)定性，但是品種較為單一、系列化不夠；

2）與國外密封劑相比，功能密封劑如導(dǎo)電密封劑、風(fēng)擋密封劑等尚有所欠缺。

表5 HM系類主要密封劑產(chǎn)品Tab.5 Main sealant products of HM series

4 航空聚硫密封劑發(fā)展趨勢

從國內(nèi)外公司在航空聚硫密封劑方面發(fā)展可以看出，產(chǎn)品主要集中在整體油箱密封劑和防腐蝕密封劑，其中密度的降低是主要發(fā)展方向，形成密度分別小于1.35 g/cm3、1.15 g/cm3、1.05 g/cm3、0.95 g/cm34個(gè)等級(jí)的密封劑產(chǎn)品，為飛機(jī)的減重起到至關(guān)重要的作用。為了滿足不同部位的密封需求，功能化也是航空聚硫密封劑的一大發(fā)展方向，比如導(dǎo)電性、低粘附力、快速硫化等。同時(shí)密封劑產(chǎn)品的類型也在不斷擴(kuò)充，包括了便于應(yīng)用的預(yù)混合冷凍產(chǎn)品、就地成型的密封條、膩?zhàn)?、螺栓密封用密封帽等，這些產(chǎn)品形式多樣，貼近實(shí)際應(yīng)用需求，是密封劑材料的一個(gè)重要發(fā)展方向。

[1]F e r g u s o n H R,P a t r i c k J C.P o l y s u l f i d e polymer:US,2466963[P].1949-4-12.

[2]劉嘉,蘇正濤,栗付平. 航空橡膠與密封材料[M]. 北京:國防工業(yè)出版社,2011.

[3]邢鳳群,崔洪,郭月萍,等. 聚硫密封膠的性能特點(diǎn)及應(yīng)用J]. 粘接, 2007(5): 53-55.

[4]Kibler K G,Carter H G,Dezern J. Characterization of Polysulfide Sealants[M]. AIAA79-0809, 1979.

[5]Kanu R Chokshi, Keith B Potts.Lightweight sealant having improved peel strength: US,5663219[P].1997-9-2.

[6]Henry N Paul. Blends of polysulfide polymer latices with urethane prepolymers to produce an improved sealant and caulking composition:US,3951898[P].1976-4-20.

[7]Lester Morris, Hakam Singh. Modified disulfide polymer composition and method for making same from mercaptan terminated disulfide polymer and diethyl formal mercaptan terminated polysulfide:US,4623711[P].1986-11-18.

[8]Jonathan D Zook, Suzanna Gibson,David Weldon Jordan,et al.Compositions and method for producing fuel resistant liquid polythioether polymers with good low temperature flexibility:US,5912319[P].1999-6-15.

[9]Suzanna Elaine DeMoss, Jonathan Doherty Zook.End capped polythioether; end cappers are selected from thiol, a hydroxy group, an unsubstituted or monoalkylsubstituted amine group, a monovalent radical substituted with atleast one hydroxy group:US,5959071[P].1999-9-28.

[10]Jonathan D Zook, David W Jordan, Dean M Willard,et al.High strength polymers and aerospace sealants therefrom:US,6486297[P].2002-11-26.

[11]AMS 3276E,Sealing Compound, Integral Fuel Tanks and General Purpose, Intermittent Use to 360℉(182℃) [S]. 2008.

[12]AMS 3281E Sealing Compound, Polysulfide (T) Synthetic Rubber for Integral Fuel Tank and Fuel Cell Cavities Low Density for Intermittent Use to 360℉(182℃)[S]. 2010.

[13]BMS5-142F，LOW DENSITY SEALANT[S]. 2008.

[14]AIMS-04-05-012，Sealant-Fuel Tank, High Performance Material Specification[S]. 2002.

1

Outline of aeronautic polysulfide sealants at home and abroad

LIU Xing-bei1,WANG Hui-shan1,ZHANG Jian-zheng2,WU Song-hua2
(1.Shanghai Aircraft Design and Research Institute,Shanghai 200232,China;2. AVIC Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095,China)

The introduction, analysis and comparison for the aeronautic polysulfide sealants produced by different companies at home and abroad were presented. The development trend of the aeronautic polysulfide sealants was outlooked.

polysulfide;sealant;aeronautic

TQ436+.6

A

1001-5922（2015）03-0083-05

2014-07-20

劉星北（1985-），男，碩士，工程師。E-mail：qiuyuan8023@163.com。