航空聚硫密封劑國內(nèi)外測(cè)試方法對(duì)比研究

邢祎琳，劉 剛，唐 蒙

（中國航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710089）

航空聚硫密封劑國內(nèi)外測(cè)試方法對(duì)比研究

邢祎琳，劉 剛，唐 蒙

（中國航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710089）

分析了航空聚硫密封劑活性期、硫化期、轉(zhuǎn)配期、拉伸性能和剝離強(qiáng)度的國內(nèi)外測(cè)試方法之差異。研究結(jié)果表明，航空聚硫密封劑活性期建議采用航標(biāo)測(cè)試，硫化期和裝配期可采用美標(biāo)取代航標(biāo)，拉伸強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度美標(biāo)的測(cè)試方法與國內(nèi)差別不大，對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較小。

航空；聚硫；密封劑；測(cè)試方法

密封劑材料在性能測(cè)試時(shí)，國內(nèi)主要采用航標(biāo)（HB）進(jìn)行測(cè)試，國外則采用美國宇航標(biāo)準(zhǔn)（AS）進(jìn)行測(cè)試，由于國內(nèi)外測(cè)試方法存在差異，因此不能客觀地判斷國內(nèi)外材料性能的差異。同時(shí)，國外材料在國內(nèi)入庫測(cè)試時(shí)，面臨著無法測(cè)試的問題。因此，需要對(duì)國內(nèi)外測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比，以便全面了解國內(nèi)外測(cè)試密封劑材料方法的差異，對(duì)材料性能進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，以便為材料的出入庫檢驗(yàn)以及國內(nèi)外方法的轉(zhuǎn)換提供客觀依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

試驗(yàn)選取北京航空材料研究院的低密度改性聚硫密封劑（HM113 B-2），低粘附力改性聚硫密封劑（HM114A-2）和貼合面改性聚硫密封劑（HM116C-8）（包含A、B、C類典型規(guī)格），對(duì)比國內(nèi)外試驗(yàn)方法可知，測(cè)試方法存在差異的測(cè)試項(xiàng)目主要為：活性期、硫化期、裝配期、拉伸性能和剝離性能。因此對(duì)上述密封劑分別進(jìn)行工藝性能及力學(xué)性能的對(duì)比測(cè)試，其中力學(xué)強(qiáng)度均為標(biāo)準(zhǔn)固化狀態(tài)，剝離試樣均采用表面鈍化TC4鈦合金。

1.2 測(cè)試方法

測(cè)試方法分別選用航標(biāo)和美國宇航標(biāo)準(zhǔn)AS5127《Aerospace Standard Test Methods for Aerospace Sealants Two-Component Synthetic Rubber Compounds》[1]。具體測(cè)試方法詳見表1所示。

表1 國內(nèi)外測(cè)試方法Tab.1 Domestic and abroad test methods

2 國內(nèi)外測(cè)試方法及結(jié)果差異分析

2.1 測(cè)試結(jié)果

針對(duì)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)存在不一致的情況，分別對(duì)上述3個(gè)批次密封劑采用2種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。具體試驗(yàn)結(jié)果如表2～4所示。

2.2 測(cè)試結(jié)果分析

2.2.1 活性期測(cè)試結(jié)果分析

由表2～4可以看出，B類和C類密封劑的活性期在滿足美標(biāo)的情況下采用手挑法測(cè)試結(jié)果偏大，一般來說，在美標(biāo)達(dá)到活性期時(shí)擠出的密封劑質(zhì)量越多，相應(yīng)的手挑法活性期越長(zhǎng)，但2者并非線性關(guān)系。造成這種區(qū)別的原因是HB 5241—1993《室溫硫化密封劑活性期試驗(yàn)方法（稠度法）》和手挑法的測(cè)試結(jié)果是一個(gè)具體的活性期時(shí)間，但是由于測(cè)試過程的控制沒有直觀數(shù)值，因此會(huì)因操作人員熟練程度的不同而導(dǎo)致終點(diǎn)判斷不一致，誤差偏大，但是此法簡(jiǎn)單易行，在目前各航空工廠廣泛應(yīng)用。AS5127/1（5.6）的黏度法和擠出法的測(cè)試結(jié)果僅僅是判斷指標(biāo)是否合格，但是由于該方法具有直觀的判斷標(biāo)準(zhǔn)，因此人為誤差較小，精確度較高。只是由于黏度法和擠出法測(cè)試較為復(fù)雜，除民機(jī)轉(zhuǎn)包部門，國內(nèi)航空廠家鮮有應(yīng)用。

表2 HM113B-2 2種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)批次穩(wěn)定性對(duì)比Tab.2 Comparison of property repeatability results obtained by using two test methods for three batchs of HM113 B-2 sealant

表3 HM114A-2 2種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)批次穩(wěn)定性對(duì)比Tab.3 Comparison of property repeatability results obtained by using two test methods for three batchs of HM114 A-2 sealant

表4 HM116C-8 2種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)批次穩(wěn)定性對(duì)比Tab.4 Comparison of property repeatability results obtained by using two test methods for three batchs of HM116 C-8 sealant

2.2.2 硫化期測(cè)試結(jié)果分析

由表2～4硫化期測(cè)試結(jié)果可以看出，應(yīng)用HB5244—1993《室溫硫化密封劑硫化期試驗(yàn)方法》測(cè)試所得結(jié)果與用AS5127/1（5.9）法測(cè)試所得結(jié)果有較大區(qū)別，造成這種區(qū)別的原因是航標(biāo)的測(cè)試方法是通過測(cè)試不同時(shí)間點(diǎn)的硬度值，然后通過作圖法或計(jì)算法得到實(shí)際的硫化期時(shí)間。該方法得到的硫化期時(shí)間是一個(gè)理論時(shí)間，與實(shí)際時(shí)間有差別，目前國內(nèi)較少采用。美標(biāo)的測(cè)試方法是在規(guī)定硫化期時(shí)間內(nèi)測(cè)試密封劑的硬度是否達(dá)到規(guī)定硬度來判斷是否達(dá)到硫化期，得到的結(jié)果是一個(gè)是否合格的判斷。因此，相對(duì)硫化期測(cè)試結(jié)果的對(duì)比而言，航標(biāo)測(cè)試的硫化期越短，在美標(biāo)測(cè)試時(shí)達(dá)到規(guī)定硫化期的硬度就越大，但同樣并非線性關(guān)系。

2.2.3 裝配期測(cè)試結(jié)果分析

由表2～4裝配期測(cè)試結(jié)果可以看出，在美標(biāo)AS5127/1（5.7）測(cè)試達(dá)到的裝配期時(shí)，膠層厚度越小，對(duì)應(yīng)的HB 5245—1993《室溫硫化密封劑施工期試驗(yàn)方法》測(cè)試結(jié)果就越長(zhǎng)。造成這種區(qū)別的原因是，航標(biāo)試驗(yàn)方法是通過多次測(cè)試不同時(shí)間貼合面試樣密封劑厚度的，然后通過作圖法或計(jì)算法得出密封劑層厚度在0.13 mm的具體時(shí)間，該方法測(cè)得的裝配期是一個(gè)理論時(shí)間，所以目前國內(nèi)航空工廠沒有采用此法。美標(biāo)的方法則是在規(guī)定的裝配期時(shí)間內(nèi)測(cè)試密封劑在貼合面之間的厚度是否小于0.13 mm，得出的是一個(gè)是否合格的判斷。

2.2.4 拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果分析

由表2～4拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果可以看出，采用HB 5272—1993《室溫硫化密封劑耐液體試驗(yàn)方法》和HB 5274—1993《室溫硫化密封劑熱空氣加速老化試驗(yàn)方法》以及美標(biāo)AS5127/1（7.7）進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果區(qū)別較小，造成這種結(jié)果的原因是美標(biāo)和航標(biāo)方法制備的試片均采用壓片的方法，測(cè)試方法對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響較小。

2.2.5 剝離強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果分析

由表2～4的剝離強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果可以看出，采用HB 5249—1993《室溫硫化密封劑180°剝離強(qiáng)度試驗(yàn)方法》與美國宇航材料標(biāo)準(zhǔn)AS5127/1（8）相比，測(cè)試的剝離強(qiáng)度結(jié)果基本一致。HB 5249在測(cè)試時(shí)采取的是切三刀的方式，每一刀必須切到粘接基材表面，記錄剝離負(fù)荷的峰值不少于10個(gè)，然后計(jì)算算術(shù)平均值作為密封劑的剝離強(qiáng)度。由于HB 5249規(guī)定在一個(gè)75 mm寬的試板上切取3個(gè)25 mm寬的試樣，因此不可避免地靠近2邊的2個(gè)試樣存在邊界效應(yīng)，會(huì)有邊界脫粘等情況發(fā)生，影響實(shí)際測(cè)試效果。美標(biāo)的測(cè)試方法與HB 5249基本一致，主要區(qū)別在于切取試樣的方法和記錄峰值的方法。美標(biāo)規(guī)定在69.8 mm的試板上取2個(gè)25.4 mm寬的試樣，而且距2邊均有一定距離，基本避免了邊界效應(yīng)。在記錄峰值時(shí)，美標(biāo)僅規(guī)定記錄峰值，但沒有規(guī)定記錄幾個(gè)峰值。

3 結(jié)論

（1）美標(biāo)的活性期測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)由于擠出法和黏度法在國內(nèi)應(yīng)用較少，而且相對(duì)復(fù)雜，國內(nèi)可以用手挑法代替。

（2）在硫化期和裝配期的測(cè)試方面，美標(biāo)規(guī)定的測(cè)試方法簡(jiǎn)單易行，節(jié)省人工，可以取代國內(nèi)密封劑的航標(biāo)測(cè)試方法。

（3）美標(biāo)的拉伸性能測(cè)試方法與國內(nèi)差別不大，對(duì)測(cè)試結(jié)果也影響不大。

（4）美標(biāo)的剝離性能測(cè)試方法排除了邊界效應(yīng)問題，雖然目前在密封劑的測(cè)試上與航標(biāo)基本一致，但從理論上更為完善，可以取代航標(biāo)作為國內(nèi)密封劑對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法。

[1]Aerospace Standard Test Methods for Aerospace Sealants Two-Component Synthetic Rubber Compounds[S].AS5127,2009

[2]室溫硫化密封劑活性期試驗(yàn)方法（稠度法）[S].HB 5241,1993.

[3]室溫硫化密封劑硫化期試驗(yàn)方法[S].HB 5244,1993.

[4]室溫硫化密封劑施工期試驗(yàn)方法[S].HB 5245,1993.

[5]室溫硫化密封劑標(biāo)準(zhǔn)試片制備方法[S].HB 5246,1993.

[6]室溫硫化密封劑“T”形剝離強(qiáng)度試驗(yàn)方法[S].HB 5248,1993.

[7]室溫硫化密封劑180°剝離強(qiáng)度試驗(yàn)方法[S].HB 5249,1993.

Comparison between domestic and abroad test methods for polysulfide aircraft sealants

XING Yi-lin, LIU Gang, TANG Meng
(The First Aircraft Institute of AVIC, Xi'an, Shaanxi 710089, China)

The paper analyzed the differences between domestic and abroad test methods of the application time,standard cure time, assembly time, tensile strength and peel strength for polysulfide aircraft sealants. It was evidenced that the application time can be tested by using the HB standard, the standard cure time and assembly time can be tested by using the AS5127 standard. It was also found that there is no obvious difference between domestic and abroad test methods for the tensile strength and peel strength.

aviation; polysulfide; sealant; test method

TQ436+.6

A

1001-5922（2017）12-0049-04

2016-07-04

邢祎琳（1985-），女，碩士，工程師。主要從事航空非金屬材料的設(shè)計(jì)與研究工作。E-mail：sipv6@163.com。