[發明專利]石墨烯-脂肪族聚氨酯復合材料膠黏劑及其應用

有效

• 申請號: 201911034485.5
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110791250B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 孟慶實;王彥龍;李曉東;門宇;馮子明;王巍;王朔
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: C09J175/14
• 分類號: C09J175/14;C09J11/04;B05D7/24
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種石墨烯?脂肪族聚氨酯復合材料膠黏劑及其應用。該石墨烯?脂肪族聚氨酯復合材料膠黏劑包括膨脹石墨烯、脂肪族丙烯酸聚氨酯；按質量比，膨脹石墨烯：(膨脹石墨烯+脂肪族丙烯酸聚氨酯)＝(0.125～0.4)：100。將其用于涂覆在待處理部件的表面或內部，常溫固化后，得到石墨烯基聚氨酯復合材料膠接涂層。該石墨烯?脂肪族聚氨酯復合材料膠黏劑采用特殊的石墨烯為增強因子來提高脂肪族聚氨酯膠黏劑的機械性能，并直接將石墨烯加入脂肪族聚氨酯成品中，分散均勻。該應用于膠接涂層的制備方法，操作簡便，流程簡單，材料的性能優異，環境適應能力強，一定程度上解決了飛機蒙皮等鉚接件產生的漏窩、階差和對縫等缺陷問題。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，尤其涉及飛機蒙皮膠接涂層技術領域，具體涉及一種石墨烯-脂肪族聚氨酯復合材料膠黏劑及其應用。

背景技術

飛機蒙皮是飛機的重要組成部分，其是一層維持飛機外形，使之具有良好的空氣動力特性的一層鋁合金，而且現今的飛機蒙皮間連接絕大多數采用鉚接技術，而在鉚接過程中鉚接處會存在漏縫、對接、階差等工藝問題，這些問題的出現不僅有損飛機的空氣動力性能，而且還會降低飛機的連續性和隱身性，這也是航空航天技術領域面臨的一個重要隱患。

現有的飛機蒙皮采用鉚接固定連接在飛機表面，在施工過程中，會存留一些不可避免的微小缺陷(對縫、漏窩、階差等)，并且，因為飛機的運行條件苛刻，飛機蒙皮在飛機震動運行時，會出現鉚接處開裂的情況，因此，飛機蒙皮的修復是現有研究的一個重要課題。

聚氨酯膠黏劑具有軟硬度可調節、耐低溫、柔韌性好、粘接強度大等優點，能粘接金屬、非金屬等多種材料，用途越來越廣。其中，雙組分脂肪族聚氨酯的耐水性、耐化學性、耐黃變性好，反應過程也更加容易控制。此外，聚氨酯膠粘劑還具有良好的韌性、可調節性、粘合工藝簡便、極佳的耐低溫性能以及優良的穩定性等特性。正是由于聚氨酯膠粘劑這種優良的粘接性能和對多種基材的粘接適應性，使其應用領域不斷擴大，在國內外成為發展最快的膠粘劑。但是普通聚氨酯耐熱性較差，在高溫、高濕下易水解而降低粘接強度。現有的脂肪族聚氨酯具有優異的耐高低溫性能，在航空航天具有廣泛的應用。

石墨烯是由一層sp2雜化的碳原子構成的二維材料。自2004年問世以來，在各個領域引起了廣泛而深入的研究。石墨烯具有優異的力學性能、光學性能、電學性能和熱學性能。石墨烯的導電率可達1.5×105S/m，在儲能領域被人們寄予厚望。

現有的石墨烯-聚氨酯均是采用石墨烯和合成聚氨酯的單體混合，在聚合的同時，實現石墨烯和聚氨酯的混合，但是對于脂肪族聚氨酯，因為其配方保密，直接進行混合后，因為石墨烯的團聚性，會出現分散不均勻的問題。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提出了一種石墨烯-脂肪族聚氨酯復合材料膠黏劑及其應用。本發明即采用特殊的石墨烯為增強因子來提高脂肪族聚氨酯膠黏劑的機械性能，并直接將石墨烯加入脂肪族聚氨酯成品中，分散均勻。該應用方法是一種新型的膠接涂層的制備方法，操作簡便，流程簡單，材料的性能優異，環境適應能力強，一定程度上解決了飛機蒙皮等鉚接件產生的漏窩、階差和對縫等缺陷問題，并且有望應用于更廣泛的技術領域。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

本發明的一種石墨烯-脂肪族聚氨酯復合材料膠黏劑，包括膨脹石墨烯、脂肪族丙烯酸聚氨酯；其中，按質量比，膨脹石墨烯：(膨脹石墨烯+脂肪族丙烯酸聚氨酯)＝(0.125～0.4)：100。

所述的脂肪族丙烯酸聚氨酯包括脂肪族丙烯酸聚氨酯組分A和脂肪族丙烯酸聚氨酯組分B；按體積比，脂肪族丙烯酸聚氨酯組分A：脂肪族丙烯酸聚氨酯組分B＝10:1。

所述的脂肪族丙烯酸聚氨酯為Hardtop XP脂肪族聚氨酯面漆(OUV)，是一種雙組份化學固化脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料，其體積固體含量為60～65％，含有揮發性有機化合物為330～340g/L。