本发明属于石墨材料领域，特别是涉及一种高密度、高强度炭石墨密封材料及其生产工艺。
背景技术：
为保证密封装置具有长久使用寿命和良好的密封性，要求密封材料具有气密性好、摩擦系数小、耐磨性强、耐腐蚀、有自润滑性、机械强度高、良好的耐热性和导热性，及易成型加工等性能。而石墨材料可在-200℃～2000℃温度范围内，腐蚀介质中和很高的滑动速度下，不用添加润滑剂能正常工作，特别适合在无给油装置、润滑剂难以使用的腐蚀性环境和高低温环境中作为密封材料。各向同性石墨材料是二十世纪60年代发展起来的一种新型石墨材料，它是炭石墨材料中综合性能最佳的材料，相比于其他石墨材料，它的生产工艺在原料制备、成型工艺、成型设备方面均有所不同。各向同性石墨的结构非常均匀致密，密度大、开孔率极低、抗压强度和弯曲强度高，在材料研制方面德国、日本、英国、俄罗斯、乌克兰等国家处于领先地位。
随着应用领域的不断扩展，对石墨密封材料的要求也不断提升，高强度、高密度、高纯度、耐腐蚀、耐高温、细颗粒结构等是未来的发展方向。为此，针对原料种类、粒度、组成以及生产制造工艺等诸方面进行改进、研究和探索，以完善和增强石墨密封材料性能，开发出新产品。
技术实现要素：
本发明的目的在于：在现有技术的基础上，提供一种高密度、高强度炭石墨密封材料及生产工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：选择复合原料，改善焦粉粒度骨料，提高石墨材料的性能。
本发明的技术路线为：一种高性能密封材料及其生产工艺，涉及原料、原料预处理、热加工和石墨密封材料。所述原料是由改性焦粉、石墨粉和沥青按照36~50 : 12.5~36 : 28~37.5的重量比组成，改性焦粉是由延迟石油焦粉或延迟沥青焦粉和煤焦油按照80:20的重量比组成，改性焦粉的平均粒度为5~20μm，石墨粉是人造石墨、微晶石墨或鳞片石墨中的一种或两种以上，平均粒度5~20μm，沥青是软化点在95-125℃的熔化煤沥青或煤沥青粉。
进一步地，延迟石油焦粉的平均粒度为90~250μm，延迟沥青焦粉的平均粒度为90~250μm，煤焦油为高温炼焦时从煤气中冷凝所得。
所述的，原料预处理是指原料中的改性焦粉是由普通焦粉经过特殊加工处理后才得到的，具体处理工艺为：
1.延迟石油焦粉或延迟沥青焦粉和煤焦油，按80:20的重量比在150℃下混捏20~50分钟；
2. 冷却后破碎成250～500μm颗粒；
3. 采用模压或等静压成型；
4. 成型坯料在1250℃焙烧；
5. 破碎磨粉,得到平均粒度为5~20μm改性焦粉。
所述的，热加工包括：（1）改性焦粉、石墨粉、沥青在160～200℃进行混捏；（2）磨粉、压制；（3）一次焙烧或一次石墨化处理。
采用本发明技术制得的炭石墨密封材料，其体积密度为1.68～1.78g/cm3，抗折强度是65～85MPa，抗压强度为180～250MPa，肖氏硬度65~90。
由于采用了上述方案，本发明的有益效果在于：提高了碳密封材料的密度和强度，原料二次成焦的成本有所降低，生产工艺精简强化、生产周期缩短，能耗降低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：高密度高强度密封材料
（1）焦粉的特殊处理
将延迟石油焦粉（平均粒度90～250μm）和煤焦油按照80:20的比例加入容器中，在150℃下搅拌混捏45分钟，冷却，然后破碎成250～300μm颗粒，采用冷等静压成型。成型坯料在1250℃下焙烧350小时，焙烧后破碎、研磨成5-10μm的焦粉，得处理焦粉。
（2）制备材料
原料及占比：处理焦粉：微晶石墨：煤沥青粉=40:30:30
将经特殊处理的焦粉、微晶石墨（5-10μm）及煤沥青粉三种组分按照配比要求，在160～200℃下进行混捏，混捏后的混料按照常规工艺进行磨粉、压制，在950~1150℃温度下，进行360~420小时的焙烧热加工处理。
（3）检测
结果：
体积密度1.72g/cm3
抗折强度 81MPa
抗压强度为215MPa
肖氏硬度85
肖氏硬度试验方法按照《电炭制品物理化学试验方法 第4部分：肖氏硬度》（JB/T 8133.4-2013）规定进行；
抗折强度试验方法按照《电炭制品物理化学试验方法 第7部分：抗折强度》（JB/T 8133.7-2013）规定进行；
抗压强度试验方法按照《电炭制品物理化学试验方法 第8部分：抗压强度》（JB/T 8133.8-2013）规定进行；
体积密度试验方法按照《电炭制品物理化学试验方法 第14部分：体积密度》（JB/T 8133.14-2013）规定进行。
实施例2：高密度高强度密封材料
（1）焦粉的特殊处理
将延迟石油焦粉（平均粒度90～250μm）和煤焦油按照80:20的比例加入容器中，在120～140℃下搅拌混捏30分钟，冷却，然后破碎成320～400μm颗粒，采用模压成型。成型坯料在1250℃下焙烧280小时，焙烧后破碎、研磨成5-10μm的焦粉，得处理焦粉。
（2）制备材料
原料及占比： 处理焦粉:人造石墨：熔化煤沥青=55:20:25
将经特殊处理的焦粉、人造石墨（5-10μm）及熔化煤沥青三种
组分按照配比要求，在180～200℃下进行混捏，混捏后的混料按照常规工艺进行磨粉、压制，在1100~1150℃温度下，焙烧 380～400小时，制得材料。
（3）检测结果：
体积密度1.76g/cm3
抗折强度 76MPa
抗压强度为195MPa
肖氏硬度79
肖氏硬度试验方法按照《电炭制品物理化学试验方法 第4部分：肖氏硬度》（JB/T 8133.4-2013）规定进行；
抗折强度试验方法按照《电炭制品物理化学试验方法 第7部分：抗折强度》（JB/T 8133.7-2013）规定进行；
抗压强度试验方法按照《电炭制品物理化学试验方法 第8部分：抗压强度》（JB/T 8133.8-2013）规定进行；
体积密度试验方法按照《电炭制品物理化学试验方法 第14部分：体积密度》（JB/T 8133.14-2013）规定进行。