本发明涉及一种聚合矿物填缝剂，尤其涉及一种室温固化型发动机包容环用聚合矿物填缝剂，属于复合材料技术领域。
背景技术：
航空工业的迅速发展对航空发动机提出了越来越高的要求，大推力、高效率、低油耗已成为发动机设计和制造的总体目标。为此应尽量提高涡轮机进口气体温度，并减小转子与静子部件之间的间隙。受材料使用温度的限制，提高涡轮机进口气体温度是有限的，因而减小压气机、涡轮机叶尖与机匣之间间隙的气路封严技术就成为提高发动机性能的重要手段。为提高发动机效率，保护叶片和机匣不受刮擦损伤，在航空发动机气路密封的设计与开发中引入填缝剂和可磨耗封严涂层，维持最小气路间隙以提高发动机性能。在早期，低涵道比涡扇发动机的风扇机匣均按一般的机匣设计，并未考虑设置包容环。到了20世纪60年代末发展的高涵道比涡扇发动机，开始将风扇机匣设计成包容环。依据国外资料，围绕风扇叶片的机匣（即包容环）所使用的涂层材料包括：可磨耗涂层、腐蚀防护涂层及聚合物填缝剂，上述三种材料均应用于包容环，具体使用部位不同，功能各有差异，不能相互替代。现有国产的聚合物填缝剂不能满足相关零部件的工艺及使用需求，为确保新型大涵道比发动机研制及应用，国内相关型号通过借鉴国外同类产品思路，开展包容环用聚合物填缝剂国产化研制及性能优化，来满足发动机相关部件的使用需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种发动机包容环用聚合矿物填缝剂。
本发明一种的聚合矿物填缝剂，包含面胶和底胶；
面胶为由a、b双组分构成的腻子状材料，a组分由20~30wt％双酚a型环氧树脂，1~10wt％丁氰橡胶和60~70wt％三氧化二铝组成；b组分由30~40wt％聚酰胺树脂，0.5~5wt％脂肪族胺，0.5~5wt％的硅烷偶联剂和60~70wt％玻纤粉组成。
底胶为由c、d双组分构成的腻子状材料；c组分由80~90wt％双酚a型环氧树脂和10~20wt％丁氰橡胶组成；d组分由80~99wt％聚酰胺树脂、0.5~5wt％脂肪族胺和0.5~5wt％的硅烷偶联剂组成。
上述组分中，双酚a型环氧树脂为粘结剂，其环氧值为0.23~0.56，纯度≥98%。这是一类应用最为广泛的热固性树脂之一，具有粘结力大、收缩率小、耐腐蚀性能好、电性能优良、耐久性好、易于改性和原料易得等特点；环氧树脂分子中的环氧基团非常活泼，可与多种类型的固化剂发生交联反应形成三维网状结构的高分子聚合物，从而提升机械强度、耐溶剂性能和耐热性。
聚酰胺树脂和脂肪族胺为固化剂，其中聚酰胺树脂胺值180-220mgkoh/g；脂肪族胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺以及四甲基乙二胺中的一种。低分子量聚酰胺为环氧树脂的优良固化剂和增韧剂，和环氧树脂配用比例比较宽，操作简便，可常温固化，粘结力强，韧性好，明显地优越于一般的单体胺类固化剂。脂肪族胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺以及四甲基乙二胺中的一种。脂肪族胺分子内含有较长的不饱和脂肪烃碳链和氨基、羧基、酰胺基等活性基团，可与环氧树脂分子产生交联而固化。脂肪烃碳链交联时能起内增塑作用，极大地提高了固化物的抗冲强度，固化物收缩性小，具有较好的粘结强度，柔韧性、绝缘性和抗化学品性。
液体丁氰橡胶为增韧剂，其丙烯腈含量为40%。
三氧化二铝及玻纤粉为填料，在本发明中作为耐高温和阻燃增强填充剂。
硅烷偶联剂是γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷，其中硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层，把两种性质悬殊的材料连接在一起，提高复合材料的性能，增加粘结强度。
本发明聚合矿物填缝剂的具体制备方法如下：
填料的处理：将三氧化二铝及玻纤粉在（280±5）℃下烘烤2h除湿；
面胶：按上述a组分的配比比例称取双酚a型环氧树脂、丁氰橡胶和三氧化二铝，放在捏合机中捏合1~2h；按b组分的配比比例称取聚酰胺树脂、脂肪族胺、硅烷偶联剂和玻纤粉，并用搅拌机搅拌均匀。
底胶：按c组分的配比比例称取双酚a型环氧树脂和丁氰橡胶，并搅拌混合均匀；按照d组分的配比比例称取聚酰胺树脂、脂肪族胺、硅烷偶联剂，并混合均匀即可。
使用时，将面胶的a和b组分按质量比2:1~2.5:1配比称重并混合均匀；底胶的c和d组分按质量比1.5:1~2:1）配比称重并混合均匀。
施工时，采用刮涂的方法，先在零部件表面涂一层底胶，然后在底胶上面涂敷一层面胶，保证覆盖整个底胶层；充分固化即可。
固化条件：环境温度在18~23℃，应至少放置48h；环境温度在23~35℃，应至少放置24h。性能在充分后固化后达到最佳（一般为7天）。
本发明制成的聚合矿物填缝剂的产品性能如下：
1.涂料外观：面胶和底胶均无外来杂质。
2.涂层外观：均匀、连续、无明显气泡、无鼓起、无剥落，机加时不掉块脱落。
3.涂层拉伸强度：≥5mpa。
4.贮存寿命：在室温下密闭保存，贮存期为12个月。
本发明聚合矿物填缝剂，具有适宜的粘接强度，涂层均匀、连续、机加工时不掉块、脱落，可用于发动机风扇机匣包容环的内表面，适用的工作温度为-60℃~120℃。本发明得产品在应用于航空发动机上获得了很好的效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明聚合矿物填缝剂的组分、制备工艺及性能作进一步说明。
实施例1
面胶：称取环氧值为0.48-0.54的双酚a型环氧树脂83g、丁氰橡胶32g、三氧化二铝242g，放在捏合机中捏合2h，得面胶a组分；称取聚酰胺树脂90g、二乙烯三胺3g、硅烷偶联剂4g和玻纤粉183g，放在搅拌机中搅拌均匀，得面胶b组分。面胶的a和b组分的质量比为2:1；
底胶：称取环氧值为0.48-0.54的双酚a型环氧树脂84g、丁氰橡胶16g，放在搅拌机中搅拌均匀，即底胶c组分；称取聚酰胺树脂95g、二乙烯三胺2g和硅烷偶联剂3g，放在搅拌机中搅拌均匀，得底胶的d组分。底胶c和d组分的质量比为1.5:1；
将面胶的a和b组分、底胶的c和d组分分别用机械或手工方式混合均匀。先在试件上刮涂薄薄的一层底胶，然后在底胶上涂敷一层面胶。固化后涂层的拉伸强度为：9mpa。
实施例2
面胶：称取环氧值为0.55-0.56的双酚a型环氧树脂91g、丁氰橡胶16g、三氧化二铝250g，放在捏合机中捏合2h，得面胶a组分；称取聚酰胺树脂95g、二乙烯三胺4g、硅烷偶联剂6g和玻纤粉175g，放在搅拌机中搅拌均匀，得面胶b组分。面胶的a和b组分的质量比为2.25:1；
底胶：称取环氧值为0.55-0.56的双酚a型环氧树脂90g、丁氰橡胶10g，放在搅拌机中搅拌均匀，得底胶c组分；称取聚酰胺树脂93g、二乙烯三胺3g和硅烷偶联剂4g，放在搅拌机中搅拌均匀，得底胶b组分。底胶c和d组分的质量比为1.7:1；
将面胶的a和b组分、底胶的c和d组分分别用机械或手工方式混合均匀，分别用机械或手工方式混合均匀。先刮涂薄薄的一层底胶，然后在底胶上涂敷一层面胶。固化后涂层的拉伸强度为：11mpa。
实施例3
面胶：称取环氧值为0.41-0.47的双酚a型环氧树脂108g、丁氰橡胶35g、三氧化二铝214g，放在捏合机中捏合2h，得面胶a组分；称取聚酰胺树脂98g、二乙烯三胺5g、硅烷偶联剂7g和玻纤粉172g，放在搅拌机中搅拌均匀，得面胶b组分。面胶的a和b组分的质量比为2.5:1；
底胶：称取环氧值为0.41-0.47的双酚a型环氧树脂80g、丁氰橡胶20g，放在搅拌机中搅拌均匀，即得底胶a组分；称取聚酰胺树脂90g、二乙烯三胺4g和硅烷偶联剂6g，放在搅拌机中搅拌均匀，得底胶b组分。底胶c和d组分的质量比为2:1；
将面胶的a和b组分、底胶的c和d组分分别用机械或手工方式混合均匀，分别用机械或手工方式混合均匀。先刮涂薄薄的一层底胶，然后在底胶上涂敷一层面胶。固化后涂层的拉伸强度为：12mpa。
上述各实例中，采用的硅烷偶联剂是γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷。
固化条件为：环境温度在18℃~23℃，应至少放置48h；环境温度在23℃~35℃，应至少放置24h。性能在充分后固化后达到最佳（一般为7天）。
1.一种发动机包容环用聚合矿物填缝剂，包含面胶和底胶；其特征在于：
面胶为由a、b双组分构成的腻子状材料，且a组分由20~30wt％双酚a型环氧树脂，1~10wt％丁氰橡胶和60~70wt％三氧化二铝组成；b组分由30~40wt％聚酰胺树脂，0.5~5wt％脂肪族胺，0.5~5wt％的硅烷偶联剂和60~70wt％玻纤粉组成；面胶的a和b组分按2:1~2.5:1的质量比配比；
底胶由c、d双组分，且c组分由80~90wt％双酚a型环氧树脂和10~20wt％丁氰橡胶组成；d组分由80~99wt％聚酰胺树脂、0.5~5wt％脂肪族胺和0.5~5wt％的硅烷偶联剂组成；底胶的c和d组分按1.5:1~2:1的质量比配比。
2.如权利要求1所述一种发动机包容环用聚合矿物填缝剂，其特征在于：双酚a型环氧树脂的环氧值为0.23~0.56，纯度≥98%。
3.如权利要求1所述一种发动机包容环用聚合矿物填缝剂，其特征在于：聚酰胺树脂胺值180-220mgkoh/g。
4.如权利要求1所述一种发动机包容环用聚合矿物填缝剂，其特征在于：脂肪族胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺以及四甲基乙二胺中的一种。
5.如权利要求1所述一种发动机包容环用聚合矿物填缝剂，其特征在于：液体丁氰橡胶的丙烯腈含量为40%。
6.如权利要求1所述一种发动机包容环用聚合矿物填缝剂，其特征在于：硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷。
7.如权利要求1所述一种发动机包容环用聚合矿物填缝剂的制备方法，包括以下步骤：
填料的处理：将三氧化二铝及玻纤粉在275~285℃下烘烤除湿；
面胶：按上述a组分的配比比例称取双酚a型环氧树脂、丁氰橡胶和三氧化二铝，放在捏合机中捏合1~2h；按b组分的配比比例称取聚酰胺树脂、脂肪族胺、硅烷偶联剂和玻纤粉，并用搅拌机搅拌均匀；
底胶：按c组分的配比比例称取双酚a型环氧树脂和丁氰橡胶，并搅拌混合均匀；按照d组分的配比比例称取聚酰胺树脂、脂肪族胺、硅烷偶联剂，并混合均匀；
施工时，采用刮涂的方法，先在零部件表面涂一层底胶，然后在底胶上面涂敷一层面胶，保证覆盖整个底胶层；充分固化即可。
技术总结