一种耐磨损纳米陶瓷密封圈的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐磨损纳米陶瓷密封圈，通过纳米级原料白刚玉、二氧化硅、碳化硅、碳化硼、氧化锌和氧化钛等作为坯体原料，氯丁橡胶、硅橡胶、溴化丁基橡胶、N660炭黑、玻璃纤维、活化剂、PEG20000作为橡胶组分，通过热硫化工艺得到密封圈，该制备工艺简单，易于工业化，所制备的密封圈具有优良的物化性能。
【专利说明】一种耐磨损纳米陶瓷密封圈
【技术领域】
[0001]本发明属于密封圈领域，特别涉及一种耐磨损纳米陶瓷密封圈。
【背景技术】
[0002]随着我国科技的发展，各种工艺对于机械密封以及运动密封的需求也越来越高，在冶金、机械、化工、医药、食品、耐腐蚀泵、汽车以及气动元件等领域，越来越需要精度高、机械强度好，高温耐磨性好，耐化学腐蚀性能好，温度突变时不透水等高性能的密封圈。
[0003]陶瓷密封圈是现在研究的重点，有人将氧化铝50?70wt% ;氧化锆10?20wt% ；乙二醇3?7wt%;聚乙烯5?9wt%;娃溶胶、招溶胶或软质黏土中的一种或多种2?5wt%制成耐火胶泥密封圈，但是其用途有限，密封性能也有待于提高；而将纳米陶瓷引入到陶瓷领域是现在研究的热点，由于纳米材料具有的优异物化性能，将会大大提高纳米陶瓷的力学、电学和机械性能。
[0004]如何将陶瓷和密封圈结合起来，通过优化原料组成，得到高性能的陶瓷密封圈依旧是大家所关注的一个热点和难点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对上述问题，研制出一种将纳米材料引入到陶瓷密封圈中，通过优化配置合适的原料，得到具有高耐磨性的陶瓷密封圈。
[0006]该密封圈分为两部分，内部为纳米陶瓷部分，外部为橡胶部分，纳米陶瓷部分通过热硫化工艺布局在橡胶内，纳米陶瓷部分的重量份组成为:
纳米级白刚玉50-70份纳米二氧化硅10-30份纳米碳化娃10-20份电熔镁砂10-15份纳米碳化硼5-10份纳米氧化锌5-10份纳米氧化钛5-10份炭黑5-10份钇稳定氧化锆10-20份红柱石6-10份钢化纤维1-5份 PVA 1-3 份铝酸盐水泥1-3份；
橡胶部分的重量份组成为:
氯丁橡胶50-70份硅橡胶30-40份溴化丁基橡胶30-50份 N660炭黑20-40份玻璃纤维3-5份活化剂1-3份 PEG20000 1-3 份；
所述密封圈的耐磨系数最高可达200g/cm3，常压耐压强度为600-800Mpa，常压抗折强度为650-850Mpa，耐最高使用温度不小于1800°C，导热系数为30-4?/ Cm.k)。
[0007]作为优选，所述纳米级白刚玉尺寸为40_80nm。
[0008]作为优选，所述纳米二氧化硅的尺寸为80_100nm。
[0009]所述耐磨损陶瓷密封圈由如下制备方法制得:
(O将陶瓷原料按比例混合后，进行球磨，球磨介质为纯净水，磨球为氧化铝磨球，通过球磨l_3h，得到混合均一的浆料，通过过筛、喷雾造粒后，进行二次球磨，球磨介质为纯净水，磨球为氧化铝磨球，通过球磨l_3h，将球磨后的浆料置于模具中，用10-20Mpa的压力等静压压制成型、得到生坯，随后在800~830°C下对生坯进行素烧30-40min，得到陶瓷坯体；
(2)将橡胶原料进行破碎、研磨混合，球磨介质为纯净水，磨球为氧化铝磨球，得到均一的橡胶原料；
(3)将橡胶原料经过高压注塑机注入到陶瓷坯体中，随后在硫化罐中进行硫化3-5h，硫化温度为170-250°C
(4)经过常规后处理得到耐磨损陶瓷密封圈。
[0010]本发明的有益效果:
(I)本发明通过创造性的将各种坯体原料和橡胶原料进行有机的组合，并且通过优化制备工艺，得到机械性能好，耐火隔热、健康环保的耐磨损陶瓷密封圈。
[0011](2)本发明通过引入纳米无机材料到密封圈的陶瓷组分中，进一步提高了密封圈的物化性能，其耐磨系数、常压耐压强度、常压抗折强度以及耐最高使用温度以及导热系数等参数都相比于普通的密封圈大大提升。
[0012](4)本发明制备的密封圈制备工艺简单，环保，且便于工业化生产。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
[0014]实施例1:
一种耐磨损纳米陶瓷密封圈，该密封圈分为两部分，内部为纳米陶瓷部分，外部为橡胶部分，纳米陶瓷部分通过热硫化工艺布局在橡胶内，
纳米陶瓷部分的重量份组成为:
纳米级白刚玉70份纳米二氧化硅30份纳米碳化娃20份电熔镁砂15份纳米碳化硼10份纳米氧化锌10份纳米氧化钛10份炭黑10份钇稳定氧化锆20份红柱石10份钢化纤维5份 PVA 3 份
铝酸盐水泥3份；
橡胶部分的重量份组成为:
氯丁橡胶70份硅橡胶40份溴化丁基橡胶50份 N660炭黑40份玻璃纤维5份活化剂3份 PEG20000 3 份；
纳米级白刚玉尺寸为80nm ；
纳米二氧化硅的尺寸为10nm ；
所述密封圈的耐磨系数为200g/cm3，常压耐压强度为800Mpa，常压抗折强度为800Mpa，耐最高使用温度为1980°C，导热系数为42w/ (m.k)。
[0015]实施例2:
一种耐磨损纳米陶瓷密封圈，该密封圈分为两部分，内部为纳米陶瓷部分，外部为橡胶部分，纳米陶瓷部分通过热硫化工艺布局在橡胶内，
纳米陶瓷部分的重量份组成为:
纳米级白刚玉50份纳米二氧化硅10份纳米碳化娃10份电熔镁砂10份纳米碳化硼5份纳米氧化锌5份纳米氧化钛5份炭黑5份
钇稳定氧化锆10份红柱石6份钢化纤维I份 PVA I 份
铝酸盐水泥I份；
橡胶部分的重量份组成为:
氯丁橡胶50份硅橡胶30份溴化丁基橡胶30份 N660炭黑20份玻璃纤维3份活化剂I份 PEG20000 I 份；
纳米级白刚玉尺寸为40nm ；
纳米二氧化硅的尺寸为80nm ；
所述密封圈的耐磨系数180g/cm3，常压耐压强度为770Mpa，常压抗折强度为800Mpa，耐最高使用温度1990°C，导热系数为40w/ (m.k)。
[0016]实施例3:
一种耐磨损纳米陶瓷密封圈，该密封圈分为两部分，内部为纳米陶瓷部分，外部为橡胶部分，纳米陶瓷部分通过热硫化工艺布局在橡胶内，
纳米陶瓷部分的重量份组成为:
纳米级白刚玉60份纳米二氧化硅30份纳米碳化娃20份电熔镁砂15份纳米碳化硼10份纳米氧化锌10份纳米氧化钛10份炭黑10份钇稳定氧化锆20份红柱石10份钢化纤维5份 PVA 3 份
铝酸盐水泥3份；
橡胶部分的重量份组成为:
氯丁橡胶70份硅橡胶40份溴化丁基橡胶50份 N660炭黑40份玻璃纤维5份活化剂3份 PEG20000 3 份；
纳米级白刚玉尺寸为80nm ；
纳米二氧化硅的尺寸为90nm ；
所述密封圈的耐磨系数为190g/cm3，常压耐压强度为700Mpa，常压抗折强度为770Mpa，耐最高使用温度为1940°C，导热系数为40w/ (m.k)。
[0017]实施例4:
一种耐磨损纳米陶瓷密封圈，该密封圈分为两部分，内部为纳米陶瓷部分，外部为橡胶部分，纳米陶瓷部分通过热硫化工艺布局在橡胶内，
纳米陶瓷部分的重量份组成为:
纳米级白刚玉50份纳米二氧化硅20份纳米碳化娃20份电熔镁砂15份纳米碳化硼10份纳米氧化锌10份纳米氧化钛10份炭黑10份钇稳定氧化锆20份红柱石10份钢化纤维5份 PVA 3 份
铝酸盐水泥3份；
橡胶部分的重量份组成为:
氯丁橡胶70份硅橡胶40份溴化丁基橡胶50份 N660炭黑40份玻璃纤维5份活化剂3份 PEG20000 3 份；
纳米级白刚玉尺寸为80nm ；
纳米二氧化硅的尺寸为90nm ；
所述密封圈的耐磨系数为185g/cm3，常压耐压强度为720Mpa，常压抗折强度为760Mpa，耐最高使用温度为1900°C，导热系数为42w/ (m.k)。
[0018]实施例5:
一种耐磨损纳米陶瓷密封圈，该密封圈分为两部分，内部为纳米陶瓷部分，外部为橡胶部分，纳米陶瓷部分通过热硫化工艺布局在橡胶内，
纳米陶瓷部分的重量份组成为:
纳米级白刚玉50份纳米二氧化硅20份纳米碳化娃20份电熔镁砂15份纳米碳化硼10份纳米氧化锌10份纳米氧化钛10份炭黑10份钇稳定氧化锆20份红柱石10份钢化纤维5份 PVA 3 份
铝酸盐水泥3份；
橡胶部分的重量份组成为:
氯丁橡胶70份硅橡胶40份溴化丁基橡胶50份 N660炭黑40份玻璃纤维5份活化剂3份 PEG20000 3 份；
纳米级白刚玉尺寸为40nm ；
纳米二氧化硅的尺寸为10nm ；
所述密封圈的耐磨系数为186g/cm3，常压耐压强度为740Mpa，常压抗折强度为730Mpa，耐最高使用温度为1990°C，导热系数为41w/ (m.k)。
[0019]对比例1:
一种耐磨损陶瓷密封圈，该密封圈分为两部分，内部为陶瓷部分，外部为橡胶部分，陶瓷部分通过热硫化工艺布局在橡胶内，
陶瓷部分的重量份组成为:
白刚玉70份二氧化硅30份碳化硅20份电熔镁砂15份碳化硼10份氧化锌10份氧化钛10份炭黑10份钇稳定氧化锆20份红柱石10份钢化纤维5份 PVA 3 份
铝酸盐水泥3份；
橡胶部分的重量份组成为:
氯丁橡胶70份硅橡胶40份溴化丁基橡胶50份 N660炭黑40份玻璃纤维5份活化剂3份 PEG20000 3 份；
白刚玉尺寸为80μπι;
二氧化硅的尺寸为100 μ m ;
所述密封圈的耐磨系数为100g/cm3，常压耐压强度为400Mpa，常压抗折强度为600Mpa，耐最高使用温度为1480°C，导热系数为31w/ (m.k)。
[0020]对比例2:
一种耐磨损纳米陶瓷密封圈，该密封圈分为两部分，内部为纳米陶瓷部分，外部为橡胶部分，纳米陶瓷部分通过热硫化工艺布局在橡胶内，
纳米陶瓷部分的重量份组成为:
纳米级白刚玉70份纳米二氧化硅O份纳米碳化娃O份电熔镁砂15份纳米碳化硼O份纳米氧化锌10份纳米氧化钛10份炭黑10份钇稳定氧化锆20份红柱石10份钢化纤维5份 PVA 3 份
铝酸盐水泥3份；
橡胶部分的重量份组成为:
氯丁橡胶70份硅橡胶40份溴化丁基橡胶50份 N660炭黑40份玻璃纤维5份活化剂3份 PEG20000 3 份；
纳米级白刚玉尺寸为80nm ；
所述密封圈的耐磨系数为150g/cm3，常压耐压强度为600Mpa，常压抗折强度为720Mpa，耐最高使用温度为1580°C，导热系数为36w/ (m.k)。
【权利要求】
1.一种耐磨损纳米陶瓷密封圈，其特征在于:该密封圈分为两部分，内部为纳米陶瓷部分，外部为橡胶部分，纳米陶瓷部分通过热硫化工艺布局在橡胶内， 纳米陶瓷部分的重量份组成为: 纳米级白刚玉50-70份 纳米二氧化硅10-30份 纳米碳化娃10-20份 电熔镁砂10-15份 纳米碳化硼5-10份 纳米氧化锌5-10份 纳米氧化钛5-10份 炭黑5-10份 钇稳定氧化锆10-20份 红柱石6-10份 钢化纤维1-5份 PVA 1-3 份 铝酸盐水泥1-3份； 橡胶部分的重量份组成为: 氯丁橡胶50-70份 硅橡胶30-40份 溴化丁基橡胶30-50份 N660炭黑20-40份 玻璃纤维3-5份 活化剂1-3份 PEG20000 1-3 份； 所述密封圈的耐磨系数最高可达200g/cm3，常压耐压强度为600-800Mpa，常压抗折强度为650-850Mpa，耐最高使用温度不小于1800°C，导热系数为30_44w/ (m.k)。
2.一种如权利要求1所述的耐磨损纳米陶瓷密封圈，其特征在于所述纳米级白刚玉尺寸为 40_80nm。
3.—种如权利要求1或2所述的耐磨损纳米陶瓷密封圈，其特征在于所述纳米二氧化硅的尺寸为80-100nm。
【文档编号】C08L11/00GK104482203SQ201410688674
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】苏国东 申请人:嵊州市亿源密封件有限公司