用于粘结除冰器的填充有Z-CNT的可熔化粘合剂制造技术

一种制备用于防冰组件的粘合剂的方法，其包括将Z‑CNT从衬底载体转移到所述粘合剂中。一种用于使粘合剂脱粘结以便进行防冰组件检查或修理或在初始安装时重新定位的方法，其包括加热所述粘合剂中的Z‑CNT，以使所述粘合剂软化并容易去除。

Fusible adhesive filled with z-cnt for bonding deicer

【技术实现步骤摘要】
用于粘结除冰器的填充有Z-CNT的可熔化粘合剂背景本申请总体上涉及防冰组件，并且具体地涉及防冰组件粘合剂。在空中移动的飞行器经常会结冰，并且必须使用抗防冰或除冰装置来去除冰或防止冰积聚在飞行器的外表面上。防冰组件(诸如气动和电热弹性体防冰装置)通常用粘合剂附接到机翼前缘或其它飞行器部件。气动和电热弹性体防冰装置都可以在防止冰形成的零件使用寿命期间去除并重新施加，或者如果在表面上初始施加时没有完全对齐，则可重新定位。通常，防冰装置利用化学粘合剂附接到飞行器部件，所述化学粘合剂需要大量的制备、施加和干燥时间。使这些用于将防冰装置固定到飞行器部件的化学粘合剂或压敏粘合剂脱粘结，以便重新施加或重新定位防冰组件是耗时的，而且可能损坏防冰装置。另外，传统的“快速施加”或“快速移除”粘合剂缺乏将防冰装置固定到飞行器部件表面所需的强度。概述在一个实施方案中，防冰组件包括具有表面的飞行器部件；飞行器部件表面上的粘合剂，其中粘合剂负载有垂直排列的碳纳米管(Z-CNT)；以及通过粘合剂附接到飞行器部件的加热器。在第二实施方案中，制备粘合剂的方法包括用垂直排列的碳纳米管(Z-CNT)浸润粘合剂。在第三实施方案中，将粘合剂从部件上去除的方法包括将粘合剂电连接到电源、使电压通过粘合剂从而使得粘合剂中的Z-CNT加热并软化粘合剂，以及去除软化的粘合剂。附图简述图1是用载有Z-CNT的压敏粘合剂附接到飞行器部件的防冰组件的示意图。图2是用载有Z-CNT的热塑性粘合剂附接到飞行器部件的防冰组件的示意图。<br>图3A-3F是粘合剂的Z-CNT浸润的示意图。图4-6是不同实施方案中的Z-CNT浸润的粘合剂的示意图。专利技术详述公开了一种载有垂直排列的碳纳米管(Z-CNT)的粘合剂，所述碳纳米管使得防冰组件与飞行器部件之间的粘合剂较容易脱粘结。载有导电纳米颗粒(诸如Z-CNT)的粘合剂在电连接到电源时会软化或熔化。Z-CNT可以容易地加载到包括压敏粘合剂(PSA)在内的热塑性粘合剂中，该粘合剂又可以用于将防冰装置附接到飞行器部件。在粘合剂中使用Z-CNT还可增强防冰组件与飞行器部件之间的粘合剂粘结强度，从而使得较低强度的材料能够用于粘合剂中。图1是用载有Z-CNT的压敏粘合剂附接到飞行器部件12的防冰组件10的示意图。组件10包括具有表面14的飞行器部件12、底漆16、载有Z-CNT的粘合剂18(具有压敏粘合剂19和Z-CNT20)和加热器22。加热器22包括结构层24、加热元件26和电连接28。具有表面14的飞行器部件12是需要防冰的部件。部件12可以是例如机翼、机舱、前锥、发动机罩、螺旋桨或其它飞行器零件。表面14是需要防冰的表面，防冰组件通过载有Z-CNT的粘合剂18附接在该表面上。载有Z-CNT的粘合剂18具有两种组分：压敏粘合剂(PSA)19和Z-CNT20。PSA19是一种粘合剂，当将压力施加到粘合剂及其所粘附的部件时该粘合剂形成粘结。压敏粘合剂经常用于将防冰装置粘附到飞行器部件，并且通常具有约10密耳范围内的厚度。合适材料的一个实例是3M的pnVHB9473。PSA19可以是任何丙烯酸酯(eacrylate)、硅酮、腈和/或苯乙烯基粘合剂。对于PSA19，粘合剂粘结的强度取决于施加到粘合剂表面的压力的量。影响表面14的因素影响粘合强度。例如，平滑度、表面能、污染物的去除和其它因素会影响适当的粘合。因此，可以在部件12的表面14上涂覆底漆16，以制备用于施加载有Z-CNT的粘合剂18的表面14。底漆16促进部件表面14与PSA19之间的粘合。底漆16可以是例如可自3M获得的pn94®。将底漆16均匀地施加整个在部件表面14上，并且可以通过喷涂、涂刷、擦拭或其它适当的方法施加。PSA19“负载”有Z-CNT。碳纳米管(CNT)是具有大体圆柱形的纳米结构的碳同素异形体。它们具有不寻常的特性，这些特性使得它们对许多不同的技术都有价值。例如，一些CNT除了具有良好的机械特性外，还可具有高导热性和导电性，使它们成为合适的加热元件。此外，CNT具有低密度或低重量，使它们成为各种航空航天应用的理想选择。Z-CNT或垂直排列的碳纳米管具有沿着它们的垂直于衬底表面的纵轴定向的CNT的独特微结构。Z-CNT有效地增加CNT层、网络或阵列的各向异性特性。当添加到结构中时，Z-CNT可以围绕预先存在的层整合而不会干扰大块材料，从而加强复合材料界面并延迟开裂或破裂。而且，向复合材料中添加Z-CNT基本上不会改变该复合材料的总厚度。例如，如果使用标准的0.10”PSA层作为粘合剂，则添加Z-CNT不会改变该厚度。向热塑性粘合剂或PSA中添加Z-CNT可强化粘合剂的结构，使表面之间的粘合加强并缩短了操作的准备时间，与参考图2所讨论的一样。Z-CNT的添加可增强粘结强度，从而使得防冰装置运转前的等待时间减少。这对于飞行器部件上的防冰装置修理或更换可能是有用的。通过用Z-CNT20浸润PSA19来制备载有Z-CNT的粘合剂18。可通过如下方式用Z-CNT浸润PSA19：将载体衬底上的Z-CNT20施加到PSA19的表面上，以在保持相同的垂直对齐的同时使Z-CNT转移到PSA。(可以根据需要使Z-CNT在载体衬底上生长或将其转移到载体衬底)。可以通过轧制层压、重力层压或本领域已知的其它适当方法将Z-CNT从衬底转移到PSA19上。或者，可以在最初制造和制备PSA19时，将Z-CNT引入PSA19中。当施加时，Z-CNT20将微尺度浸润PSA19，较多的Z-CNT留在PSA19的顶部表面上。在将加热器22粘合到飞行器部件表面14之前，可以将Z-CNT施加到PSA19的一侧或两侧。应当将Z-CNT均匀地添加到PSA19中，以避免在载有Z-CNT的粘合剂18随后脱粘结时不均匀地熔化。一般而言，Z-CNT应小于载有Z-CNT的粘合剂18的50重量%，以便不干扰PSA19的完整性和粘合强度。加热器22是用于飞行器部件的防冰装置。加热器22含有结构层24、加热元件26和电连接28。加热器22被设计成防止飞行器部件表面上形成冰。在加热器22中，加热元件26由结构层24支撑并通过电连接28连接到电源。加热器22是防冰装置的一个实例。或者，加热器22可以替代地为气动除冰器、不同型式的电热除冰器或其它防冰装置。加热器22通过载有Z-CNT的粘合剂18粘附到表面14。在将载有Z-CNT的粘合剂18和加热器22与飞行器部件表面14对齐之后，根据需要添加压力以产生粘合剂粘结，一般用手动辊来“润湿”PSA。当加热器22需要从飞行器部件12中去除(例如，用于修理或检查)或需要在初始安装中重新定位时，可使载有Z-CNT的粘合剂18熔化，从而使得加热器和粘合剂能够容易地除去，与下文参考图4-6详细讨论的一样。在这种情况下，将载有Z-CNT的粘合剂18连接到电源。电流通过载有Z-CNT的粘合剂18，并且Z-CNT20使得载有Z-CNT的粘合剂18由于欧姆或焦耳加热而温度升高，并且随本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防冰组件，其包括：/n具有表面的飞行器部件；/n在所述飞行器部件的所述表面上的底漆，其被配置成增加所述粘合剂在所述表面上的粘合；/n在所述飞行器部件的所述表面上的所述底漆上的粘合剂，其中所述粘合剂负载有垂直排列的碳纳米管(Z-CNT)；和/n通过所述粘合剂附接到所述飞行器部件的除冰器。/n

【技术特征摘要】
20181216 US 62/780314;20190813 US 62/886005;2019091.一种防冰组件，其包括：
具有表面的飞行器部件；
在所述飞行器部件的所述表面上的底漆，其被配置成增加所述粘合剂在所述表面上的粘合；
在所述飞行器部件的所述表面上的所述底漆上的粘合剂，其中所述粘合剂负载有垂直排列的碳纳米管(Z-CNT)；和
通过所述粘合剂附接到所述飞行器部件的除冰器。


2.如权利要求1所述的组件，其中所述飞行器部件选自由以下组成的组：机翼、机舱、前锥、发动机罩和前缘。


3.如权利要求1所述的组件，其中所述粘合剂包括热塑性粘合剂。


4.如权利要求3所述的组件，其中所述热塑性粘合剂是压敏粘合剂，其选自由丙烯酸酯、硅酮、腈和苯乙烯组成的的组。


5.如权利要求3所述的组件，其中所述热塑性粘合剂是热熔性粘合剂。


6.如权利要求1所述的组件，其中所述Z-CNT不超过所述粘合剂的50重量%。

【专利技术属性】
技术研发人员：C斯莱恩，PJ沃尔什，胡进，程一和，
申请(专利权)人：古德里奇公司，
类型：发明
国别省市：美国;US