一种耐偏二甲肼的堵漏密封材料及制备方法与应用
【专利摘要】本发明提供了一种耐偏二甲肼的堵漏密封材料及制备方法与应用，克服了通常环氧密封材料韧性低的不足，采用短切玻纤作为增韧和抗溶剂填料；同时采用烷基硅氮烷为分散剂，促进短切玻纤分散，增大了短切玻纤加入量，提高了环氧堵漏密封材料的耐溶剂性能，降低了材料固化前的粘度，方便涂抹；膏状材料便于垂直面和底面施工，固化前使堵漏密封材料可作为胶粘剂和填缝剂方便使用；同时还可作为就地成型带压堵漏密封材料使用。
【专利说明】
一种耐偏二甲肼的堵漏密封材料及制备方法与应用
技术领域
[0001] 本发明属于材料与工艺技术领域，特别是涉及一种耐偏二甲肼的堵漏密封材料及 制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 偏二甲肼作为液体推进剂广泛应用与军事领域，偏二甲肼作为燃烧剂，具有腐蚀 性强，易燃易爆、易挥发、毒性大等特点。在运输、使用和操作巡礼过程中容易发生泄露、人 员中毒和爆炸等事故，这些施工不仅会造成重大经济损失，对环境产生极其严重的影响。目 前，市面上堵漏密封材料包括凝胶堵漏剂，树脂堵漏剂、膨胀性堵漏剂等三类，广泛应用管 道业，这三种化学堵漏剂均不能耐受偏二甲肼燃料的强渗透性。目前，美国、俄罗斯在液体 推进剂领域一直处于领先地位，但对中国一直处于技术封锁的状态。国内液体推进剂泄露 时有发生，国内有采用环氧体系密封剂配合耐溶剂填料作为肼类燃料堵漏材料，但制备的 密封材料凝结时间在lh~24h，固化时间太长，难以满足应急堵漏需求。
[0003] 因此，研制可带介质操作、快速密封泄漏部位、耐介质渗透性优的堵漏密封材料具 有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一旨在提供一种使用方便，具有较低密度、有较低漏率和耐偏二 甲肼性能的堵漏密封材料。
[0005] 本发明克服了通常环氧密封材料韧性低的不足，采用短切玻纤作为增韧和抗溶剂 填料；同时采用烷基硅氮烷为分散剂，促进短切玻纤分散，增大了短切玻纤加入量，提高了 环氧堵漏密封材料的耐溶剂性能，降低了材料固化前的粘度，方便涂抹;膏状材料便于垂直 面和底面施工，固化前使堵漏密封材料可作为胶粘剂和填缝剂方便使用；同时还可作为就 地成型带压堵漏密封材料使用。
[0006] 本发明的目的之二是一种具有工艺简单，操作便捷，可控性好，产品质量稳定等特 点的耐偏二甲肼堵漏密封材料的制备方法。
[0007] 本发明的目的之三是提供一种使用方便，粘接强度高，粘接材料范围广，可进行填 缝封堵，固化后有较好密封性和耐偏二甲肼的堵漏密封材料应用。
[0008] 本发明一种耐偏二甲肼的堵漏密封材料，由下述重量份的物质组成：以环氧树脂 100份为基体树脂，作为增韧材料和抗溶剂填料的短切玻纤30~50份，分散剂3~5份，固化 剂10~20份。
[0009] 所述短切玻纤38-42份。短切玻纤具有较高的强度和刚度，与基体树脂复合后的制 品所承受的载荷可在基体和界面上进行有效传递，从而提高基体的力学性能;此外，短切玻 纤价格合理，耐腐蚀性好，是一种理想的补强填料
[0010] 所述环氧树脂是环氧当量为184~200g/mol的WSR618环氧树脂的一种或几种的混 合物。通过上述耐化学性能优良，粘接力强，且固化过程中无小分子物质释放，尺寸稳定性 强。
[0011 ] 所述分散剂为KH550。
[0012]所述固化剂为硫醇快速固化剂或咪唑或四乙烯五胺中的一种或几种的混合物。
[0013] -种耐偏二甲肼的堵漏密封材料制备方法，包括以下工艺步骤:将环氧树脂先与 分散剂混合，在室温下充分搅拌反应，然后加入短切玻纤并使其基本混合均匀，在研磨机上 研磨，使短切玻纤在基体树脂中均匀分散，制得作为耐偏二甲肼堵漏密封材料的A组分；固 化剂作为耐偏二甲肼堵漏密封材料的B组分，使用时，将A组分和B组分按100: (5-10)质量比 混合，优选将A组分和B组分按100:7.5质量比混合。
[0014] 所述搅拌反应0.5~2小时。
[0015] 所述研磨机为三辊研磨机，研磨2~3遍。
[0016] -种耐偏二甲肼的堵漏密封材料作为偏二甲肼介质中的带压堵漏密封剂。
[0017] -种耐偏二甲肼堵漏密封材料作为偏二甲肼介质中多种粘接材料的粘接用胶粘 剂。材料主要为暴露在偏二甲肼介质中的金属材料或陶瓷材料等，该体系对上述材料有较 好的粘接作用。例如铝试片。
[0018] 本发明特点：针对偏二甲肼带压堵漏工况，要求密封材料在接触偏二甲肼情况下 20min内快速固化，提出双组份思路:采用双组分环氧密封剂，将A、B组分混匀后装入胶筒， 在带压、带介质情况下用胶枪将密封剂注入渗漏部段。
[0019] 以WSR618环氧树脂为基胶，短切玻纤为增韧和抗溶剂填料，WSR618环氧树脂与短 切玻纤质量分数为100:30~50,提高了环氧堵漏密封材料的耐溶剂性能，降低了材料固化 前的粘度；以KH550为分散剂，WSR618环氧树脂与分散剂的比例为100:3~5,提高了环氧堵 漏密封材料的粘接强度。
[0020] 以密封剂体系在环氧固化剂作用下进行固化，环氧固化剂可为硫醇快速固化剂、 咪唑、四乙烯五胺等，WSR618环氧树脂与固化剂的比例为100:10~20,改善了环氧堵漏密封 材料的固化挑剔，可以短时间内高效堵漏。
[0021] 本发明所述耐偏二甲肼堵漏密封材料，拉伸剪切强度2 6MPa，拉伸强度2 70MPa， 拉伸模量2 7GPa;在偏二甲肼中浸泡48h仍不溶解，且浸泡后仍具有较高力学强度(拉伸强 度2 50MPa，拉伸模量2 6GPa)lMPa压力下氦质谱漏率< 10-5Pa ? m3/S，固化时间5~20min。 能够应用于多种填缝和就地成型密封场合。
[0022] 本发明与现有技术相比具有以下突出特点：
[0023] 1.本发明耐偏二甲肼堵漏密封材料采用短切玻纤作为增韧和耐偏二甲肼填料，具 有添加量少，增韧和耐溶剂性能优（纯环氧树脂固化物拉伸强度<32MPa拉伸模量< 0.8MPa，在本实验中，玻纤-环氧体系拉伸强度2 70MPa，拉伸模量2 7GPa，补强增韧效果明 显;耐溶剂性能:纯环氧树脂固化物在偏二甲肼中会快速溶解，而在本实验中，玻纤_环氧体 系固化物在偏二甲肼中浸泡48h仍不溶解，且仍具有一定强度)的特点。
[0024] 2.本发明耐偏二甲肼堵漏密封材料，其粘接强度高（室温拉剪强度2 6MPa)，粘接 材料范围广，可进行填缝封堵。固化后有较好韧性和耐偏二甲肼性能（固化物拉伸强度2 70MPa，拉伸模量2 7GPa;在偏二甲肼中浸泡48h仍不溶解，且浸泡后仍具有较高力学强度 (拉伸强度2 50MPa，拉伸模量2 6GPa))，可作为偏二甲肼介质下的胶粘剂和填缝剂。
【具体实施方式】
[0025] 为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，但本发明并 不限于这些实施例。所有份数均按重量份表示，详细说明如下：
[0026] 实施例1
[0027]耐偏二甲肼的堵漏密封材料，包括各组份质量份数为：环氧当量为192g/mol的 WSR618环氧树脂100份，KH550硅烷偶联剂剂3份，短切玻纤40份;咪唑10份，四乙烯五胺10 份。
[0028] 实施例2
[0029]实施例1所述耐偏二甲肼的堵漏密封材料的制备方法，其制备过程为:WSR618环氧 树脂100份和KH550在室温(20-25°C )条件下充分搅拌0.5h，然后加入短切玻纤40份，初步混 合后，在三辊研磨机上研磨3遍。待玻纤在树脂基体中分散均匀后，制得耐偏二甲肼堵漏密 封材料的A组分;咪唑和四乙烯五胺各10份，搅拌均匀，制得耐偏二甲肼堵漏密封材料的B组 分。
[0030]用胶时将A，B组分按质量比100: 7.5混合均匀，即可使用。所制得的双耐偏二甲肼 堵漏密封材料铝-铝粘接拉剪强度6.7MPa，拉伸强度72. IMPa，拉伸模量7.5GPa，断裂伸长率 0? 95%，IMPa压力下氦质谱漏率9? 7 X 10-7Pa ? m3/S，固化时间13min。
[0031] 实施例3
[0032] 一种耐偏二甲肼堵漏密封材料，包括各组份质量份数为:环氧当量为189g/mol的 WSR618环氧树脂100份，KH550硅烷偶联剂剂3份，短切玻纤40份;咪唑5份，四乙烯五胺5份， 硫醇快速固化剂10份。
[0033] 实施例4
[0034]实施例3所述耐偏二甲肼堵漏密封材料的制备方法，其制备过程为:WSR618环氧树 月旨100份和KH550在室温条件下充分搅拌0.5h，然后加入短切玻纤40份，初步混合后，在三辊 研磨机上研磨3遍。待玻纤在树脂基体中分散均匀后，制得耐偏二甲肼堵漏密封材料的A组 分;咪唑和四乙烯五胺各 5份，搅拌均匀后，加入硫醇快速固化剂10份，搅拌均匀，制得耐偏 二甲肼堵漏密封材料的B组分。
[0035]用胶时将A，B组分按质量比100:7.5混合均匀，即可使用。所制得的耐偏二甲肼堵 漏密封材料铝-铝粘接拉剪强度7.3MPa，拉伸强度77.3MPa，拉伸模量8.8GPa，断裂伸长率 1 ? 0%，IMPa压力下氦质谱漏率9? 2X 10-7Pa ? m3/S，固化时间15min。
[0036] 实施例5
[0037] 一种耐偏二甲肼堵漏密封材料，包括各组份质量份数为:环氧当量为189g/mol的 WSR618环氧树脂100份，KH550硅烷偶联剂剂3份，短切玻纤50份;硫醇快速固化剂15份。
[0038] 实施例6
[0039] 实施例5所述耐偏二甲肼堵漏密封材料的制备方法，其制备过程为:WSR618环氧树 月旨100份和KH550在室温条件下充分搅拌0.5h，然后加入短切玻纤50份，初步混合后，在三辊 研磨机上研磨3遍。待玻纤在树脂基体中分散均匀后，制得耐偏二甲肼堵漏密封材料的A组 分;硫醇快速固化剂15份，制得耐偏二甲肼堵漏密封材料的B组分。
[0040] 用胶时将A，B组分按质量比100:7.5混合均匀，即可使用。所制得的偏二甲肼堵漏 密封材料铝-铝粘接拉剪强度8.2MPa，拉伸强度80.2MPa，拉伸模量7.5GPa，断裂伸长率 1 ? 1 %，IMPa压力下氦质谱漏率9 ? 0 X 10-7Pa ? m3/S，固化时间1 lmin。
[0041 ] 实施例7
[0042] -种耐偏二甲肼堵漏密封材料，包括各组份质量份数为:环氧当量为197g/mol的 WSR618环氧树脂100份，KH550硅烷偶联剂剂3份，短切玻纤50份;咪唑5份，四乙烯五胺5份， 硫醇快速固化剂10份。
[0043] 实施例8
[0044] 实施例7所述耐偏二甲肼堵漏密封材料的制备方法，其制备过程为:WSR618环氧树 月旨100份和KH550在室温条件下充分搅拌0.5h，然后加入短切玻纤50份，初步混合后，在三辊 研磨机上研磨3遍。待玻纤在树脂基体中分散均匀后，制得耐偏二甲肼堵漏密封材料的A组 分;咪唑5份，四乙烯五胺5份，搅拌均匀后，加入硫醇快速固化剂10份，搅拌均匀，制得耐偏 二甲肼堵漏密封材料的B组分。
[0045] 用胶时将A，B组分按质量比100:7.5混合均匀，即可使用。所制得的耐偏二甲肼堵 漏密封材料固化时间15min，耐介质性能数据如下表所示：
【主权项】
1. 一种耐偏二甲肼的堵漏密封材料，其特征在于由下述重量份的物质组成：以环氧树 月旨100份为基体树脂，作为增韧材料和抗溶剂填料的短切玻纤30~50份，分散剂3~5份，固 化剂10~20份。2. 根据权利要求1所述的耐偏二甲肼的堵漏密封材料，其特征在于:所述短切玻纤38-42份。3. 根据权利要求1或2所述的耐偏二甲肼的堵漏密封材料，其特征在于:所述环氧树脂 是环氧当量为184~200g/mol的WSR618环氧树脂的一种或几种的混合物。4. 根据权利要求1所述的耐偏二甲肼的堵漏密封材料，其特征在于：所述分散剂为 KH550。5. 根据权利要求1所述的耐偏二甲肼的堵漏密封材料，其特征在于:所述固化剂为硫醇 快速固化剂或咪唑或四乙烯五胺中的一种或几种的混合物。6. -种权利要求1所述耐偏二甲肼的堵漏密封材料制备方法，其特征在于:包括以下工 艺步骤:将环氧树脂先与分散剂混合，在室温下充分搅拌反应，然后加入短切玻纤并使其基 本混合均匀，在研磨机上研磨，使短切玻纤在基体树脂中均匀分散，制得作为耐偏二甲肼堵 漏密封材料的A组分;固化剂作为耐偏二甲肼堵漏密封材料的B组分，使用时，将A组分和B组 分按100 :(5-10)质量比混合。7. 根据权利要求6所述的耐偏二甲肼的堵漏密封材料制备方法，其特征在于:将A组分 和B组分按100:7.5质量比混合。8. 根据权利要求6所述的耐偏二甲肼的堵漏密封材料制备方法，其特征在于:所述搅拌 反应0.5~2小时。9. 根据权利要求6所述的耐偏二甲肼的堵漏密封材料制备方法，其特征在于:所述研磨 机为三辊研磨机，研磨2~3遍。10. -种耐偏二甲肼的堵漏密封材料作为偏二甲肼介质中的带压堵漏密封剂。11. 一种耐偏二甲肼堵漏密封材料作为偏二甲肼介质中多种材料的粘接用胶粘剂。
【文档编号】C08L63/02GK105820515SQ201610262316
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】江余敏, 唐波, 孙春燕, 李润源, 王昕
【申请人】航天材料及工艺研究所, 中国运载火箭技术研究院