閔雅蘭 ，索軍營 ，周楚玥，周子壹

（1. 成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，四川 成都 600605 2. 四川渝拓橡塑工程有限公司，四川 成都 600605）

飛機(jī)在制造和維修過程中，在艙門處使用橡膠密封條進(jìn)行密封，避免飛機(jī)在高空飛行過程中艙內(nèi)失壓而造成飛行事故。一般情況下用于制作艙門密封的橡膠材料為硅橡膠，其具有耐高低溫、耐酸堿、耐腐蝕的特點(diǎn)，能抵抗高速氣流、雨水和冰雹沖擊。但硅橡膠硬度較低，抗撕裂性能較差，特別對于飛機(jī)活動(dòng)部位且需起到密封作用的位置則不適用。為了克服硅橡膠抗撕裂性較差的弱點(diǎn)，可通過在橡膠制品中摻夾織物的方式來增強(qiáng)橡膠制品的抗撕裂強(qiáng)度，以滿足飛機(jī)活動(dòng)部位密封的需求[1]。

本文選用錦綸織物為骨架材料，通錦綸織物的厚度、骨架結(jié)構(gòu)、骨架在橡膠中的位置分析，硅氧烷系偶聯(lián)劑影響因素等方面，討論錦綸織物對硅橡膠增強(qiáng)對其撕裂強(qiáng)度的影響因素。

1 試驗(yàn)材料及制備過程

1.1 主要原料及設(shè)備

主要原材料：硅橡膠，錦綸。

試驗(yàn)設(shè)備：XK160 型開煉機(jī)（無錫產(chǎn)）、300×300 型平板硫化機(jī)（青島產(chǎn)），XL-1000 拉力試驗(yàn)機(jī)（廣州產(chǎn)），LH-90 硫化儀（上海產(chǎn)），邵爾A硬度計(jì)。

1.2 制備過程

裁取合適大小的錦綸織物，采用釘床對其打孔處理；已打孔的錦綸織物置于工作臺上并輕輕展平，避免出現(xiàn)扭曲和歪斜，然后用KH505 硅氧偶聯(lián)劑均勻涂抹與錦綸織物的正反兩面，在120 ℃小件下干燥1 h ；改性后的錦綸織物放置在兩層硅橡膠中壓制成三層夾層結(jié)構(gòu)，最后將三層夾層結(jié)構(gòu)放入模具工裝中，在一定溫度、壓力和時(shí)間下制備成密封膠制品[2]。

1.3 撕裂試片的制備

采用GB/T529—2008[3]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直角型試樣，將制備好的硅橡膠復(fù)合材料試片置于沖片機(jī)的沖面口，將其調(diào)至最佳位置，操縱桿用力快速壓下直角型試樣裁刀，切割出直角型撕裂試樣條取出試件即可，直角型撕裂試樣見圖1。

圖1 直角型撕裂試樣

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 純硅橡膠撕裂性能分析

純硅橡膠撕裂試件在縱向拉伸下，斷裂失效的模式為彈性斷裂，斷裂后試件如圖2 所示，其撕裂斷口與試樣長度方向呈90°，撕裂斷口在試樣中部且較為平直，說明純硅橡膠基體斷裂時(shí)在很強(qiáng)的黏性作用，裂紋和載荷方向呈現(xiàn)垂直樣式，撕裂過程發(fā)展十分快速，裂紋擴(kuò)展沒有受到阻力，這說明純硅橡膠抗撕裂強(qiáng)度能力較低[4]。

圖2 純硅橡膠樣品撕裂擴(kuò)展方向

純硅橡膠直角型試樣在縱向拉伸載荷作用下的應(yīng)變- 應(yīng)力如圖3 所示，在試樣厚度一致的情況下，應(yīng)力與應(yīng)變接近線性關(guān)系，應(yīng)力隨著應(yīng)變的增大而增大，通過3 次撕裂試驗(yàn)，純硅橡膠的平均撕裂強(qiáng)度為11.88 kN/m。

圖3 純硅橡膠試件在撕裂作用下位移- 載荷曲線

2.2 錦綸厚度對撕裂強(qiáng)度影響

對不同厚度錦綸織物增強(qiáng)的硅橡膠制品進(jìn)行抗撕裂強(qiáng)度性能測試，其結(jié)果見表1。

表1 不同厚度錦綸織物對撕裂強(qiáng)度影響

從表1 的數(shù)據(jù)可以看出，采用錦綸織物增強(qiáng)硅橡膠密封膠，其抗撕裂強(qiáng)度均較純硅橡膠有大幅度提高，織物增強(qiáng)橡膠材料的抗撕裂強(qiáng)度不取決于基體橡膠的性能，但隨著織物厚度的增加，其抗撕裂強(qiáng)度的性能先增加然后降低，這是由于錦綸織物厚度過薄，在進(jìn)行撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，往往發(fā)生織物斷裂，其骨架增強(qiáng)效果差；錦綸織物厚度過厚，硅氧偶聯(lián)劑浸入困難，造成浸潤不均勻，從而發(fā)生橡膠與織物部分分離，同時(shí)抗撕裂強(qiáng)度降低。因此，應(yīng)根據(jù)密封膠的使用部位選擇0.2 mm 錦綸織物，其抗撕裂強(qiáng)度最好[5～6]。

2.3 錦綸織物在橡膠中位置對撕裂強(qiáng)度影響

將0.2 mm 的錦綸織物夾雜在橡膠中的不同位置，并對其撕裂強(qiáng)度進(jìn)行測試，其結(jié)果見表2。

表2 錦綸織物在橡膠中位置對撕裂強(qiáng)度影響

從表2 的數(shù)據(jù)可以看出，錦綸織物在純橡膠中的位置不同，對撕裂強(qiáng)度大小均產(chǎn)生影響，當(dāng)錦綸織物處于橡膠中1/2 位置的時(shí)候，其兩面橡膠厚度一致且對稱，在進(jìn)行抗撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，其受力為均勻狀態(tài)。當(dāng)錦綸織物在橡膠中位置發(fā)生偏移時(shí)，上下兩層橡膠厚度不均勻，密封膠薄弱環(huán)節(jié)會出現(xiàn)在薄的橡膠一側(cè)。錦綸織物增強(qiáng)的橡膠材料中，錦綸織物完全分隔了兩側(cè)的橡膠。當(dāng)纖維發(fā)生破壞時(shí)，在破壞處的瞬時(shí)應(yīng)力導(dǎo)致了纖維兩側(cè)橡膠的分離形成脫膠，導(dǎo)致最終破壞時(shí)撕裂強(qiáng)度降低。若錦綸織物兩側(cè)橡膠厚度不一致，易在薄的橡膠一側(cè)產(chǎn)生破壞，因此，應(yīng)根據(jù)密封膠的使用部位錦綸織物應(yīng)處于橡膠中部，其抗撕裂強(qiáng)度最好。

2.4 釘床的距離對撕裂強(qiáng)度影響

由于錦綸織物增強(qiáng)骨架和純硅橡膠膠料是不同體系的高分子材料，其界面會出現(xiàn)相互排斥的現(xiàn)象，雖然采用硅氧偶聯(lián)劑對錦綸織物進(jìn)行了改性，但在硅橡膠密封膠制品的生產(chǎn)過程中易發(fā)生偏移，分層的現(xiàn)象，因此，常采用對錦綸織物增強(qiáng)骨架進(jìn)行打孔以增加其相互交聯(lián)的程度，表3 是釘床對距離對撕裂強(qiáng)度的影響[7～8]。

表3 釘床對距離對撕裂強(qiáng)度的影響

從表3 的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)采用Φ1 mm 的銷釘對錦綸織物進(jìn)行打孔，當(dāng)釘床距離為10 mm 時(shí)，其抗撕裂強(qiáng)度最大，這是因?yàn)?，若釘床距離密集，釘床對錦綸織物的經(jīng)緯紗線間破壞力增大，造成錦綸織物自身強(qiáng)度降低。與此同時(shí)，若釘床距離大，硅氧偶聯(lián)劑對錦綸織物浸潤作用也減小。因此，在釘床距離為10 mm 時(shí)，其增強(qiáng)效果最佳。

2.5 錦綸增強(qiáng)參數(shù)確定

通過對純硅橡膠撕裂性能分析、錦綸織物厚度、錦綸織物在橡膠中位置、釘床的距離等因素分析，在硫化壓力、硫化時(shí)間和硫化溫度一致的情況下，錦綸織物厚度為0.2 mm，釘床的距離為10 mm，處于橡膠中1/2 位置時(shí)，錦綸骨架增強(qiáng)效果最優(yōu)，艙門密封膠抗撕裂性能達(dá)到最佳。經(jīng)過多次測試，其抗撕裂強(qiáng)度為23.56 kN/m，斷裂形式見圖4。

圖4 織物骨架增強(qiáng)密封膠撕裂擴(kuò)展方向

3 錦綸織物骨架硅橡膠密封膠耐候性能測試

對錦綸織物骨架增強(qiáng)硅橡膠密封膠進(jìn)行了耐候性能測試[9]，見表4。

表4 耐候性能測試

增強(qiáng)的硅橡膠密封膠，其耐鹽霧和耐候后，其抗撕裂強(qiáng)度性能下降不超過11%，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純硅橡膠的抗撕裂強(qiáng)度，表明，錦綸織物骨架增強(qiáng)硅橡膠密封條性能達(dá)到了預(yù)期要求。

4 結(jié)論

為了提高飛機(jī)起落架艙門處橡膠密封條的密封性能，增強(qiáng)橡膠條的抗撕裂強(qiáng)度，采用在硅橡膠中加入錦綸織物骨架，在保證硅橡膠耐高低溫、耐酸堿、耐腐蝕的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，其抗撕裂強(qiáng)度大幅度提高，可有效提高艙門密封膠性能，滿足足飛機(jī)活動(dòng)部位密封的需求。