密封膠粘劑

密封膠能隨密封面形狀而變形，不易流淌並有一定的粘接性。它以瀝青、焦油、橡膠和樹脂等乾性或非乾性的粘稠物為機料，並添加各種配合劑而製成。密封膠可分為彈性體密封膠、液體密封墊料和密封膩子三大類。廣泛應用於土木建築、電子電器、機械設備和交通運輸器具及其他領域零部件的密封。因此，密封膠對於解決跑、冒、滴、漏是不可缺少的重要材料，在現代科技和國民經濟中具有重要作用。

隨著中國航天事業的飛越發展，為了確保運載火箭的正常運行。對航天儀錶組件的精度和靈敏度也提出了更高的要求。有效地阻止航天儀錶的跑、冒、滴、漏，防止內部介質的泄出，外部介質的侵入，是保證航天儀錶的高精度、高靈敏度、高可靠性等各項性能指標的最基本的條件。

航天儀錶根據使用要求的不同，結構形式可以多種多樣，在好些部位，由於採用鋁合金、不鏽鋼、工程塑料和石英玻璃等特殊材料，不適宜採用焊接、鉚接、螺接等連接方式，又有些結構小型化要求，而不適宜採用固狀密封圈，必須採用密封膠粘劑進行零組件的膠接安裝。因為對這些材料、結構部件採用液態密封膠粘劑進行零組件的膠接安裝是最為方便、有效和可靠的。就研究所原研製的xx陀螺儀錶就有18處地方採用了各種不同性能的密封膠粘劑把二種或二種以上不同材料的零組件粘合在一起，來保證儀錶的密封性要求。所以，密封膠粘劑已經成為航天儀錶製造中必不可少的密封和粘接材料了。目前，研究所研製和生產的各種大小型號產品中，如平台觀察窗密封、陀螺儀錶端頭密封、加速度計充油咀、絕緣子密封、氣浮轉子密封、引接插頭密封、電纜接頭密封、油麵電位計板片密封等都是應用密封膠粘劑的成功例子。

下面就研究所在型號產品中應用的幾種類型的密封膠粘膠劑作一交流介紹：

聚硫橡膠密封膠是以液態聚硫橡膠為基礎的一種密封膠粘劑。聚硫橡膠是一種類似橡膠的多硫乙烯基樹脂。實際上它是處於合成橡膠與熱塑性塑料之間的物質。它可以由二氯乙烷與四硫化鈉起縮合反應而製得，其反應如下：

nClCH—CHCl + nNaSNa —→ [CH—CH—S]—2nNaCl

聚硫橡膠的分子鏈是飽和的，又含有硫原子，因此是有良好的耐油、耐溶劑、耐老化、耐衝擊性能、以及低透氣率和優良的低溫撓曲性。

聚硫橡膠一般為深琥珀色或深褐色稠粘狀液體，平均分子量在1000～5000之間。平均分子量為1000的，主要用作環氧樹脂和酚醛樹脂的增韌改性劑。平均分子量為4000的通常單獨用作聚硫密封膠的基料。液態聚硫橡膠的分子鏈上帶有活性反應基團硫醇基，能與多種金屬過氧化物、有機過氧化物及一些氧化劑起反應。當加入金屬過氧化物固化劑，可在加溫、常溫、低溫以及油介質中固化成為彈性體。目前用得最廣、最多的是二氧化鉛和活性二氧化錳，其反應式如下：

HS—R—SH + PbO —→ (RSS)n + PbO + H0

HSR—R—SH + PbO —→ (RSPbSR) + H0

—RSPBSR— + Pb0 —→ (RSS)n + PbO + H0

由於固化后的聚硫橡膠具有耐油和彈性體的特性，研究員把它作為角速度計定子座組件的密封膠粘劑。

角速度計定子座的外部結構為：定子座材料為不鏽鋼，表面鍍金，上面有玻璃絕緣子、充油咀、電阻元件、調諧螺釘等組成，內部介質為硅油。為了防止內部液體向外泄漏，要求膠粘劑具有耐硅油、防震、減震等特性，採用聚硫密封膠進行膠裝是比較合適的。

聚硫密封膠粘劑的典型配方：（按重量比）

液態聚硫橡膠（分子量為4000) 100 份

E-51環氧樹脂 3 份

二氧化鈦 30 份

二硫化四甲基秋蘭姍（TMTD) 0.5 份

二苯胍 O.5 份

二氧化鉛 10 份

此配方中以二氧化鉛為硫化交聯劑，二苯胍、TMTD為硫化促進，二氧化鈦為增強染色劑，為了獲得較高粘結強度，在配方中加了少量環氧樹脂，加入量一般控制下3～5%，膠液在室溫下配製，在20～25℃環境溫度下，12小時可硫化成型，施工活性期為2～4小時。硫化后八的聚硫密封膠可在－45 ℃～100 ℃溫度下長期使用。產品絕緣電阻大於100兆歐，聚硫密封膠的耐老化性能比較好，經過10年以上長期存放還有良好的彈性和密封性，聚硫密封膠的粘接強度一般不高，這對於內部介質壓力較低，需要便於拆卸的接合部的封裝較為 適合。

聚氨酯密封膠粘劑

聚氨酯密封膠是以聚氨酯橡膠為基體，富有彈性的一種密封膠粘劑。聚氨酯橡膠是一種比較特殊的橡膠，它實際上是一種介於一般橡膠與塑料之間的高分子化合物。

聚氨酯彈性密封膠最大的特點是，表面硬度高、富有彈性，並且有優良的耐寒、耐油性能。它在低溫下的粘結強度甚至高於室溫下的粘結強度。如果改變原料組份和配比，它可以獲得邵氏硬度20～80、彈性模量50～6000kg/cm、抗張強度50～80kg/cm範圍十分寬廣的優異彈性體。這樣優良的性能，目前還沒有一個更合適的彈性體可能代替它。

聚氨酯橡膠粘劑在研究所被應用在平台觀察窗的粘接密封上。平台觀察窗是由鋁合金框架和石英玻璃組成，觀察窗內部和外部的介質和壓力不一樣，所以要求膠粘劑有良好的彈性和密封性能。由於結構尺寸的限制，不能用固體狀密封材料進行密封。最初採用過環氧樹脂密封膠進行膠接密封，但是，由於環氧膠粘劑沒有彈性，在固化過程中產生較大內應力，致使石英玻璃開裂，即使加工后不開裂的產品在做低溫試驗時，也由於熱脹冷縮所產生的應用，使膠縫連接處出現裂縫。採用了聚氨酯密封膠，就解決了石英玻璃開裂的質量問題。

聚氨酯密封膠的基體，通常是異氰酸酯與未端帶有羥基的多元醇反應后，生成未端帶有異氰酸基的線型聚氨酯高分子化合物。

異氰酸酯具有很大的活性，在室溫下它與羥酸、芳香族和脂肪族胺類、醇類、水及幾乎所有含有活潑氫原子的化合物都能發生反應。目前，用得最多的是甲基二異氰酸酯（TDI）和二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）。

多元醇中最有代表性的是聚醚和聚酯，聚醚多元醇具有良好的彈性、耐寒性和耐介質性。

聚氨酯密封膠可以預先合成預聚體，再加硫化劑配製而成，也可以在配製中同時進行合成。

聚氨酯密封膠的配方：（重量比）

聚醚型聚氨酯預聚體（遊離異氰酸根含量為4～6%) 100份

⒊3’二氯4.4二氨基二苯甲烷（MDCA) 9.5份

固體條件：100 ℃/3h。

用聚氨酯密封膠膠接密封的窗玻璃組件，一般能滿足下列技術質量指標：

⑴邵氏硬度在65～70之間

⑵在環境溫度為－50 ℃± 2 ℃的低溫條件下，通以1.2kg/cm2的大氣壓，保持2小

時，石英玻璃不開裂，膠縫處無漏氣。

⑶在環境溫度為+70 ℃土 2 ℃的高溫條件下，通以1.2kg/cm2的大氣，保持2小時，

石英玻璃不開裂，膠縫處無漏氣。

硅橡膠型彈性密封膠

硅橡膠型彈掛密封膠的基體是高分子量的線型聚硅氧烷。它的分子主鍵由硅、氧原子交替組成，其分子結構可用下式表示：

R

|

－Si一0一

|

R

由於硅氧鍵的鍵能要比其他高分子化合物分子的碳碳鍵的鍵能高得多，因此它具有很高的耐熱性和耐寒性，能在－65 ℃～250 ℃溫度範圍內保持良好的彈性。另外它分子側鍵上不含雙鍵，因此具有優良的耐老化性，對紫外線、臭氧的作用十分穩定。它經過十年大氣老化和三年人工加速老化，仍不會發生龜裂、發脆和剝落等老化現象。

硅彈性密封膠的缺點是機械強度較低和在高溫下的耐介質性較差。

硅彈性膠按照硫化溫度的不同，可分為加熱硫化型（HTV型）和室溫硫化型（RTV型）兩種，目前普遍使用的是RTV型。

RTV型按照施工時組份的多少，可分為多組份和單組份兩種，單組份RTV型是以空氣中的水份作為硫化劑，膠液塗布或填充在接合部位后，與空氣接觸，不斷吸收其水分，逐步進行硫化，形成體型分子結構，產生粘結強度，從而達到密封。

研究所一般在型號產品中的接插件，電纜接頭等元器件的密封，都採用GD401、GD402、GD405等單組份RTV型硅彈性膠。

單組份RTV型硅彈性膠包裝在密封的金屬軟管中，使用時由軟管中擠出，在大氣中接觸濕氣后就從表面開始逐漸硫化成彈性體。

單組份室溫硫化硅彈性膠，可以在0～80 ℃範圍內硫化。提高環境溫度和濕度能使 硫化速度加快。

超過10毫米深度的密封或要求快速深部硫化時，可採用以下兩種方法：

⑴分批熟化法：即每次灌注或填充5～10毫米厚度，硫化后再灌注或填充。

⑵添加氧化鎂深度硫化法：GD-404或GD-405型單組份室溫硫化硅彈性膠用於深層密封或灌封時，可以在膠料中混入5～20%氧化鎂即可深層硫化。

厭氧性密封膠粘劑

（以下簡稱厭氧膠）

厭氧膠的基體是熱固性樹脂，目前大多為丙烯酸酯型。厭氧膠的突出性能是耐壓、耐 振動。它用於液壓系統的接合部位可以承受300kg/cm2的高壓。對用於一些長期承受各種外力的接合部位，可以省彈簧墊圈和其它緊固密封件。並且具有比彈簧墊圈更好的緊固效果。另外，厭氧膠還具有單組份、無溶劑、室溫固化和低粘度等優點。

厭氧膠與瞬間膠不同，它不是由結構相同的同系物所構成。因而具有多品種、多性能的特點。

厭氧膠的密封效果主要是依靠它在隔絕氧氣下固化交聯來達到的。目前厭氧膠的基體大多屬於丙烯酸酯型。它的基體以甲基丙烯酸雙酯或丙烯酸雙酯以及它們的衍生物為主。

較早出現的類型是雙甲基丙烯酸乙二醇酯，它的分子結構如下式所示：

CH CH3

| |

CH2=C—COO一（CHz—CH2--O)nOC—C—CH2

在厭氧膠配方中，丙烯酸酯類單體90%，聚合引發劑5%，固化促進劑0.5～5%，穩定劑0.01%。

厭氧膠目前早已普遍應用在儀錶行業、機械工業、汽車工業上了，較好地解決了產品的三漏（漏水、漏油、漏氣）技術問題。對產品裝飾美觀、保證質量、節約能源、降低成本、提高經濟效益等方面都起到了重要作用。

從七十年代開始，國外已開始生產單組份、快固化而貯存穩定性好的厭氧膠系列產品，並在七四年制訂了新的軍標（MIL-S-46163）。

厭氧膠品種聲稱有數百種，其實應用最多的一般為20餘個規格。國內自七十年代初開始研製厭氧膠，Y-150及鐵錨350一度成為國內最大產量的厭氧膠。七十年代末又配製成單組份、固化較快、貯存穩定性好的GY-340、鐵錨352等厭膠。現在大連、廣州、上海等地的化工廠已先後生產了性能較好的系列化產品。

厭氧膠在研究所生產的產品中已應用得較多，如在伺服閥中，由於閥內充油，裝配后好多零組件要求密封。過盈配合零件的加工精度要求較高（如銜鐵組件及噴嘴和殼體的配合精度高達O.005毫米，幾何精度O.001毫米）。這不僅要求加工人員具有很高的操作技能和高精度的加工設備，而且工序多、時間長，加工成本花費較高。針對這些問題，研究員使用了鐵錨352厭氧膠來精密零件的過盈配合問題。不但降低了成本，提高了生產率，而且保證了伺服閥的密封性能。

用鐵錨352厭氧膠進行膠封后通過下列各項產品試驗：

⑴試件長期浸在10#航空液壓油中工作，無漏油現象出現。

⑵試件在－45 ℃低溫下保持2小時，再放在+120 ℃高溫下保持4小進后做強度試驗和檢查密封性，應不損壞和漏油。

⑶在－45 ℃和+120 ℃溫度下反覆三次循環試驗后，應不損壞和漏油。

⑷試件在210kg/cm2高壓條件下，通油做高壓密封性試驗應無漏油。

另外，研究員所生產的鋁鑄件外殼，都要經過嚴格的耐壓試驗，由於這些鑄件大多數是薄壁結構，稍有砂孔，鑄件就造成泄漏，研究員曾採用GY-340厭氧膠加鋁粉進行堵洞補漏，效果也很好，保證了殼體氣密性要求。

環氧樹脂密封膠粘劑

用環氧樹脂作為密封膠基料的液態密封膠已廣泛應用於各個生產領域。因為環氧樹脂具有下列獨特的優點：

⑴粘結力強：環氧樹脂分子結構中的脂肪羥基（—CH—）及醚鏈這些極性基團，使環氧樹脂和相鄰界面之間產生電磁引力，環氧基可以和含有活潑氫的金屬反應生成化學鍵，因此對金屬、玻璃、塑料、陶瓷等材料都有較好的粘附力。

⑵收縮性小：它在固化過程中沒有副產物產生，不會由此產生氣泡。對於純樹脂的固化物，其收縮率小於2%，加入填料后，可降到1%左右。

⑶穩定性好：可長期存放而不變質。

⑷耐介質性好：能耐一般酸鹼及有機溶劑。

⑸低蠕變性：在長期受力情況下，不會變形或變形極小。

⑹工藝性好：選擇不同固化劑和加入其他樹脂、橡膠與填料來達到改性，可使環氧樹脂在室溫或低溫條件下固化，也可快速固化。

環氧樹脂品種很多，固化劑品種也不下幾十種，作為配製密封膠粘劑的一般都用低分子量雙酚A環氧樹脂加上增韌劑和能中溫或室溫固化的固化劑配製而成。

研究所使用環氧樹脂密封膠都採用環氧-咪唑類和環氧-聚醯胺類的配方。下面介紹幾種環氧密封膠粘劑的配方和應用實例。

⒈氣浮陀螺套筒組件密封：

該組件由一個外環和三個內環組成，內外環材料都為LY-12硬鋁，組件表面經過瓷質陽極化處理，內外環套筒之間配合間隙深3.5mm，寬1.5mm，內外環套筒組件經過組裝調試，待出氣間隙達到最佳狀態后，用環氧密封膠膠合成為一個整體組合。

套筒組件用環氧密封膠配方：（按重量比）

E-51環氧樹脂 100 份

2000聚丁二烯環氧樹脂 20 份

260脂環族環氧樹脂（活性稀釋劑） 12 份

3051低分子聚醯胺樹脂 10 份

乙-乙基-4-甲基咪唑 5 份

固化條件：100 ℃/4小時。

膠接密封后的套筒組件要求通過下列各項試驗：

⑴在－45 ℃～+70 ℃溫度條件下，連續反覆5次循環，每次保持4小時。

⑵在100 ℃溫度下，保持4小時。

⑶加速度為60g，增長時間8～12毫秒衝擊試驗。

⑷頻率為20～2000Hz，振幅為O.2毫米，加速度5g的掃描振動試驗。

⑸溫度20 ℃，時間100小時的浸水試驗。

⑹在汽油中浸泡20天的耐溶劑試驗。

以上各項試驗結束后，通以4kg/cm2大氣壓，膠縫處均設有發生漏氣，密封性能良好。

⒉液浮陀螺組裝密封膠：

在液浮陀螺的設計結構中有42種共100多隻零件，其中29處92隻零件採用膠接工藝。在這些膠接件中，有18處有氣密封要求，其中對波紋管、充油嘴、端蓋組件、感測器組件、排氣嘴、充油咀、絕緣子、浮筒等零組件都需保證5×10－5毫米汞柱高真空度條件下密封性要求。

針對膠接件的氣密性要求，需要膠粘劑具有良好的粘接性、抗蠕變性、耐寒耐熱性和

絕緣性。對比試驗后，研究員選用了羥基丁晴橡膠作為增韌劑，液態咪唑作固化劑的環氧樹脂密封膠粘劑。配方如下：（按重量比）

E-51環氧樹脂 100 份

羥基丁晴橡膠 35 份

2-乙基-4-甲基咪唑 8 份

零件的表面處理，可以使被粘物表面的水分、灰塵、油污等各種雜質及疏鬆的表面氧化膜除去，而形成牢固的新表面氧化膜，增強粘合效果，保證被粘零件的密封性。在液浮陀螺被粘合的零件中，表面一般先用丙酮脫脂，然後用表面處理劑進行化學處理，經過表面處理的零件，需要當天進行膠接，才能達到最佳效果。

⒊插頭座密封

密封插頭座是航天儀錶內外部電氣連接的轉接元件。為了保證儀錶的密封性，儀錶內部的電氣部份必須通過密封插頭座的密封桿引接到外部來。最早密封插頭座用玻璃燒結工藝製造，由於玻璃燒結工藝複雜，容易發生漏氣現象，后改用環氧樹脂灌封代替玻璃燒結，使成品合格率大大提高。現在研究所生產的各種類型密封插頭都改用環氧樹脂灌封。

環氧樹脂灌封膠配方：（按重量比）

E-44環氧樹脂 110份

HGH-600硅微粉 100份

H－4聚醯胺樹脂 50份

固化條件：120 ℃/3小時。

用以上配方生產的插頭座，保證在－45 ℃～+70 ℃溫度條件下，長期存受2kg/cm2氣壓下正常工作。

從以上應用實例中可以看出對密封膠粘劑要求常態下呈可傾流的粘稠液體，粘度範圍在幾百至幾千厘泊、無溶劑，固化后收縮率小，具有不透介質性，耐老化，耐高低溫等性能。

在結構設計中，根據情況可採用多種多樣密封方式，如兩貼合縫之間密封，縫外填角密封、嵌縫密封、緊固密封、灌注密封、表面密封等，也可以採用二種以上方式同時密封。總之以保證組件達到密封性能的目標，不限制採用任何一種密封方式。

隨著密封膠粘劑品種和性能不斷完善和塗液密封技術的不斷發展，將會有更多的產品應用密封膠粘劑來代替傳統的密封方法，從而使產品質量和可靠性達到預期目標。

通用型液態密封膠粘劑一般都有溶劑，包括乾性附著型、乾性可剝型、非乾性粘型和半乾性粘彈型等四種。這種分類方法目前在國內最為常用，為使用者或生產者提供了方便。但這種分類法易被人誤解。所謂乾性、非乾性、半乾性不是指有無溶劑揮發，或是否含有溶劑而言，而是指塗敷后成膜性狀、形態屬於乾性附著、乾性可剝、非乾性粘型和半乾性粘彈型。

這種膠是最早應用的一種液態密封膠粘劑品種，含有溶劑，呈液態狀。塗敷后溶劑揮發而牢固地附著於結合面上。耐壓、耐熱性較好。但形成的膠膜硬，易產生龜裂，可拆性、耐振動和衝擊性較差，拆卸時易損傷金屬表面，所含溶劑有一定毒性，目前這種膠已極少被採用。

這種膠含有溶劑，呈液態狀，塗敷后溶劑揮發，形成柔軟而有彈性的薄膜。可剝性、耐振動和衝擊性較好，可用於間隙較大和有坡度的部位。但這種膠粘劑沸點較低，揮發快，故不適用於大面積塗敷。

這種密封膠粘劑在塗敷后形成的膠膜長期不硬，且保持粘性。因此在受到機械振動或衝擊時，膠膜不易產生龜裂或脫落，它適用於承受振動和衝擊以及需要經常拆卸的部位。由於膠液不含溶劑(為膏狀)或含極少溶劑(為液體狀)，無需經過乾燥過程。因此特別適用於各類機械設備緊急維修和生產流水線上用膠。

這種膠大多數以橡膠為主料配製而成。其性能介於乾性和非乾性之間、，兼有兩者的優點。該膠含有溶劑，塗敷后溶劑揮發，形成的膜半硬或不硬，具有粘彈性，具有耐壓和柔軟的特點，並且易拆卸，是目前應用最普遍的一種。