一种碳纤维包覆密封垫片及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维包覆密封垫片，包括最外围的碳纤维层，中部的混合物料层和混合物料层中间的增强纤维层。本发明的密封垫片采用了六方晶系氮化硼，因此具有摩擦系数很低、高温稳定性很好、耐热震性很好、强度很高、导热系数很高、膨胀系数较低、电阻率很大、耐腐蚀、可透微波或透红外线等优点，且橡胶具有较高的弹性，因此本发明的密封垫片具有较好的弹性和可塑性，本发明的密封垫片在外围包覆有碳纤维层，因此具有较强的耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐磨损的特性，并且密封垫片进过硫化处理，使其不易老化，经久耐用。
【专利说明】
一种碳纤维包覆密封垫片及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及密封材料，尤其是涉及一种碳纤维包覆密封垫片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，申请号为CN200910094494.3名称为《一种密封垫片用抄取板材的制备方法》的中国发明专利涉及一种制造密封垫片的方法，特别是属于不含石棉纤维的密封垫片用抄取板材的制备方法，密封材料领域。该发明抄取板材的主要组份为矿物棉纤维、纤维素纤维、芳香族聚眈肢纤维、橡胶粘结剂和高岭土，混和成含水分散体系，采用造纸的工艺逐渐脱水成层，然后经过压缩、干燥和硫化，制造成抄取板材成品。用该板材制得的密封垫片，其抗拉强度、压缩回弹性能、耐介质性能及密封性能等与抄取石棉密封垫片相当，完全可以替代石棉板制作垫片等密封材料。但是，该密封垫片通过逐渐脱水成层，还需要经过压缩和干燥，制作工艺繁琐，操作不方便，而且该密封垫片的配方中以矿物棉纤维为主要原料，纤维的时磨性和耐腐蚀性不高，柔韧性不强，因此生产出来的密封垫片不耐磨损，使用寿命不长，所以，该发明有待于进一步改进。
[0003]软填料密封是在轴与壳体之间充填编织的软填料密封件，又称做盘根，通常由较柔软的线状物编织而成，通常截面积是正方形或长方形、圆形的条状物填充在密封腔体内，从而实现密封。填料密封最早是以棉麻等纤维塞在泄漏通道内来阻止液流泄漏，主要用作提水机械的轴封。由于填料来源广泛，加工容易，价格低廉，密封可靠，操作简单，所以沿用至今。如今盘根被广泛用于离心栗、压缩机、真空栗、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封、活塞栗、往复式压缩机、制冷机的往复运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。
[0004]密封填料，通常由较柔软的线状物编织而成，通过截面积是正方形的条状物填充在密封腔体内，从而实现密封。
[0005]在软填料密封材料中，石棉以其优异的综合性能和良好的可纺性，而具有较长的使用历史，但由于石棉又是一种危及人体健康和生态环境的产品，因而在世界范围内被禁用。
[0006]因而，人们开发出了以石墨、各种纤维为主要材料，根据不同的要求，采用碳纤维、铜丝、304、316L、茵苛镍合金丝等材料加强。
[0007]但是碳纤维质地轻、表面光滑，容易散丝，可纺性能较差。
[0008]随着技术水平的发展，人们对与软填料密封材料的要求进一步提高，对耐酸碱腐蚀性、耐高温性能、耐疲劳性能、结构的稳定性和密封性要求进一步提高。为此需要开发轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好的填料密封编织基材。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，尤其是一种工艺简单，成本低廉，耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐磨损、抗老化的密封垫片及其制备方法。
[0010]为解决上述问题，本发明采用的方案如下:一种碳纤维包覆密封垫片，其特征在于，包括两层混合物料层、包覆在密封材料外侧的碳纤维层和位于两层混合物料层之间的增强纤维层;所述混合物料层包括六方晶系氮化硼粉、石墨粉、橡胶、丁腈改性酚醛树脂、芳纶纤维、玻璃纤维;所述碳纤维层由碳纤维编织布和防老化剂组成；所述碳纤维层厚度为
0.2-0.4毫米;所述增强纤维层是由芳纶纤维和玻璃纤维合股纱编织的增强纤维网。
[0011 ]进一步，根据上述设计方案所述碳纤维包覆密封垫片，所述混合物料层包括26-30份六方晶系氮化硼粉、24-38份石墨粉、4-6份橡胶、5-7份丁腈改性酚醛树脂、4-7份芳纶纤维、5-7份玻璃纤维。
[0012]进一步，根据上述设计方案所述碳纤维包覆密封垫片，所述增强纤维层中的芳纶纤维和玻璃纤维的重量比为5: 2。
[0013]进一步，根据上述设计方案所述碳纤维包覆密封垫片，所述混合物料层中还设有促进剂;所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑或者二硫代二苯噻唑。
[0014]进一步，根据上述设计方案所述碳纤维包覆密封垫片，所述防老化剂为N-苯基-2-萘胺。
[0015]进一步，根据上述设计方案所述碳纤维包覆密封垫片，所述密封垫片的周边包覆有硅胶层。
[0016]进一步，根据上述设计方案所述碳纤维包覆密封垫片的制备方法，包括以下步骤:
(1)配料混合:将26-30份六方晶系氮化硼粉、24-38份石墨粉、4-6份橡胶、5-7份丁腈改性酚醛树脂、4-7份芳纶纤维、5-7份玻璃纤维放入高速搅拌机中搅拌7-12分钟，高速搅拌机的搅拌速率为3000-3500转/min，制得混合物料备用；
(2)碳纤维层:选用直径为170-300微米的碳纤维纺织成碳纤维编织布，然后将碳纤维编织布浸入防老化剂中，浸润3-5分钟，最后取出滴干备用；
(3)增强纤维层:取重量比为5:2的芳纶纤维和玻璃纤维制成合股纱，然后用编织机将合股纱编织成增强纤维网；
(4)压片:将碳纤维层铺设在压片机的模具底层，在其上铺设2-6毫米厚混合物料，然后在其上铺设增强纤维网，接着在增强纤维网上铺设2-6毫米厚混合物料，最后在混合物料上铺设碳纤维层;然后在常温下逐渐将压力升至20-30MPa，压片260-350秒，制得半成品密封材料；
(5 )硫化:将步骤(4)所得半成品密封材料送入硫化机中，在180-220摄氏度的温度条件下进行硫化，硫化20-40分钟，得到半成品硫化密封材料；
(6)冲压成型:将步骤(5)硫化后的半成品硫化密封材料送入冲压成型机中，冲压成所需密封垫片，即得成品。
[0017]进一步，根据上述设计方案所述碳纤维包覆密封垫片的制备方法，所述方法在制得成品后还包括将密封垫片周边包覆硅胶层的步骤。
[0018]进一步，根据上述设计方案所述碳纤维包覆密封垫片的制备方法，所述步骤(I)中搅拌时间为10分钟，高速搅拌机的转速为3300转/min。
[0019]进一步，根据上述设计方案所述碳纤维包覆密封垫片的制备方法，所述步骤(4)中压力提升至30MPa，压片280秒。
[0020]本发明的技术效果如下:本发明的碳纤维包覆密封垫片，包括最外围的碳纤维层，中部的混合物料层和混合物料层中间的增强纤维层。本发明的密封垫片采用了六方晶系氮化硼，因此具有摩擦系数很低、高温稳定性很好、耐热震性很好、强度很高、导热系数很高、膨胀系数较低、电阻率很大、耐腐蚀、可透微波或透红外线等优点，且橡胶具有较高的弹性，因此本发明的密封垫片具有较好的弹性和可塑性，本发明的密封垫片在外围包覆有碳纤维层，因此具有较强的耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐磨损的特性，并且密封垫片进过硫化处理，使其不易老化，经久耐用。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
[0022]实施例:碳纤维包覆密封垫片的制备方法，包括以下步骤:
(1)配料混合:将30份六方晶系氮化硼粉、38份石墨粉、6份橡胶、7份丁腈改性酚醛树脂、7份芳纶纤维、7份玻璃纤维放入高速搅拌机中搅拌9分钟，高速搅拌机的搅拌速率为3000转/min，制得混合物料备用；
(2)碳纤维层:选用直径为170-300微米的碳纤维纺织成碳纤维编织布，然后将碳纤维编织布浸入防老化剂中，浸润5分钟，最后取出滴干备用；
(3)增强纤维层:取重量比为5:2的芳纶纤维和玻璃纤维制成合股纱，然后用编织机将合股纱编织成增强纤维网；
(4)压片:将碳纤维层铺设在压片机的模具底层，在其上铺设5毫米厚混合物料，然后在其上铺设增强纤维网，接着在增强纤维网上铺设5毫米厚混合物料，最后在混合物料上铺设碳纤维层;然后在常温下逐渐将压力升至30MPa，压片350秒，制得半成品密封材料；
(5)硫化:将步骤(4)所得半成品密封材料送入硫化机中，在200摄氏度的温度条件下进行硫化，硫化30分钟，得到半成品硫化密封材料；
(6)冲压成型:将步骤(5)硫化后的半成品硫化密封材料送入冲压成型机中，冲压成所需密封垫片，即得成品。
【主权项】
1.一种碳纤维包覆密封垫片，其特征在于，包括两层混合物料层、包覆在密封材料外侧的碳纤维层和位于两层混合物料层之间的增强纤维层;所述混合物料层包括六方晶系氮化硼粉、石墨粉、橡胶、丁腈改性酚醛树脂、芳纶纤维、玻璃纤维;所述碳纤维层由碳纤维编织布和防老化剂组成;所述碳纤维层厚度为0.2-0.4毫米;所述增强纤维层是由芳纶纤维和玻璃纤维合股纱编织的增强纤维网。2.根据权利要求1所述碳纤维包覆密封垫片，其特征在于，所述混合物料层包括26-30份六方晶系氮化硼粉、24-38份石墨粉、4-6份橡胶、5-7份丁腈改性酚醛树脂、4-7份芳纶纤维、5-7份玻璃纤维。3.根据权利要求1所述碳纤维包覆密封垫片，其特征在于，所述增强纤维层中的芳纶纤维和玻璃纤维的重量比为5:2。4.根据权利要求1所述碳纤维包覆密封垫片，其特征在于，所述混合物料层中还设有促进剂;所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑或者二硫代二苯噻唑。5.根据权利要求1所述碳纤维包覆密封垫片，其特征在于，所述防老化剂为N-苯基-2-萘胺。6.根据权利要求1所述碳纤维包覆密封垫片，其特征在于，所述密封垫片的周边包覆有硅胶层。7.根据权利要求1所述碳纤维包覆密封垫片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)配料混合:将26-30份六方晶系氮化硼粉、24-38份石墨粉、4-6份橡胶、5-7份丁腈改性酚醛树脂、4-7份芳纶纤维、5-7份玻璃纤维放入高速搅拌机中搅拌7-12分钟，高速搅拌机的搅拌速率为3000-3500转/min，制得混合物料备用； (2)碳纤维层:选用直径为170-300微米的碳纤维纺织成碳纤维编织布，然后将碳纤维编织布浸入防老化剂中，浸润3-5分钟，最后取出滴干备用； (3)增强纤维层:取重量比为5:2的芳纶纤维和玻璃纤维制成合股纱，然后用编织机将合股纱编织成增强纤维网； (4)压片:将碳纤维层铺设在压片机的模具底层，在其上铺设2-6毫米厚混合物料，然后在其上铺设增强纤维网，接着在增强纤维网上铺设2-6毫米厚混合物料，最后在混合物料上铺设碳纤维层;然后在常温下逐渐将压力升至20-30MPa，压片260-350秒，制得半成品密封材料； (5 )硫化:将步骤(4)所得半成品密封材料送入硫化机中，在180-220摄氏度的温度条件下进行硫化，硫化20-40分钟，得到半成品硫化密封材料； (6)冲压成型:将步骤(5)硫化后的半成品硫化密封材料送入冲压成型机中，冲压成所需密封垫片，即得成品。8.根据权利要求7所述碳纤维包覆密封垫片的制备方法，其特征在于，所述方法在制得成品后还包括将密封垫片周边包覆硅胶层的步骤。9.根据权利要求7所述碳纤维包覆密封垫片的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中搅拌时间为10分钟，高速搅拌机的转速为3300转/min。10.根据权利要求7所述碳纤维包覆密封垫片的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中压力提升至30MPa，压片280秒。
【文档编号】F16J15/00GK106084730SQ201610483081
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】钱华, 钱忠标, 史玉庆, 余淑莉, 钱家蓉, 史睿阳
【申请人】东台市华阳玻纤有限责任公司