本发明涉及密封件
技术领域：
，尤其涉及一种多层复合密封垫片及其制备方法。
背景技术：
：密封垫片，是一种常见的用于机械、设备、管道等内部，起密封作用的材料，通常采用金属或非金属板状材质，经切割、冲压或者裁剪等工艺制成，用于管道之间的密封连接。随着工业技术的发展及使用范围的扩展，人们对密封垫片提出了更高的要求，不仅要求其具有好的回弹密封性，还需要其同时具有优异的机械强度、耐高温性、防腐性、耐油性和耐磨性。现有的密封垫片主要包括金属密封垫片、石棉密封垫片和无石棉非金属密封垫片。石棉密封垫片具有优越的密封性能和耐腐蚀性，且价格低廉，但是国际上已经公认石棉是一种致癌物质，给环境和人们的身体健康带来了威胁。无石棉非金属垫片因内含纤维与橡胶之间存在微量空隙，组织松散，密度不高，抗压强度较低，在使用过程中常使用苯作为溶剂，会对生产人员及环境造成一定的危害等问题，而且还存在抗拉强度、抗蠕变松弛能力和抗老化能力不足的问题。金属密封垫片虽然承受压力范围相对较大，但其压缩回弹性能有限，适用范围较窄。专利申请号为cn108488382a的中国发明专利公开了一种石墨密封垫片，包括石墨片层，石墨片层上设有氟树脂层、氟树脂层上设有聚乙烯层，聚乙烯层上设有玻璃纤维层。此发明的有益效果为：其具有较好的强度，但是其也存在缺陷，由于多层之间粘结性不好，相容性差，耐热性和耐老化性差异大且不够，容易窜位，偏离密封槽，从而导致泄漏，严重影响设备使用性能。因此，开发一种同时具有较高的机械强度，较优异的耐磨性、耐高温性、耐老化性、耐溶剂性和回弹密封性的密封垫片是目前业内当务之急，对促进密封件行业的发展具有非常重要的意义。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种多层复合密封垫片，该多层复合密封垫片克服了传统密封垫片或多或少存在的机械强度和耐压性较差，耐磨性、耐老化性、回弹密封性不好，长期使用易造成环境污染的技术问题，也克服了传统多层复合密封垫片存在的多层之间粘结性不好，相容性差，耐热性和耐老化性差异大且不够，容易窜位，偏离密封槽，从而导致泄漏，严重影响设备使用性能的缺陷，具有比传统密封垫片更高的机械强度，更优异的耐磨性、耐高温性、耐老化性、耐溶剂性和回弹密封性；同时，本发明还公开了所述多层复合密封垫片的制备方法。为达到以上目的，本发明提供一种多层复合密封垫片，从上而下依次包括表面层、粘结层、芯层、粘结层、表面层。其中，所述芯层优选为不锈钢片；所述表面层包括如下重量份的组分：聚异戊二烯30-40份、丁腈橡胶20-30份、2-(三甲氧基硅烷基)乙硫醇1-5份、二乙基胺1-3份、氯磺化聚乙烯30-40份、含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物20-30份、水泥15-20份、煤粉10-15份。优选地，所述含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物的制备方法，包括如下步骤：将丙烯酸氰乙酯、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、2,4-二氨基-6-乙烯基-s-三嗪、引发剂溶于高沸点溶剂中，混合均匀后通入氮气或惰性气体鼓泡25-35min，后在60-70℃下反应10-13小时，后将产物在110-120℃的烘箱下干燥15-20小时，再于室温和常压下干燥2-3天，得到含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物。较佳地，所述丙烯酸氰乙酯、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、2,4-二氨基-6-乙烯基-s-三嗪、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:1:1:(0.02-0.04):(8-12)。较佳地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯或过氧化甲乙酮中的一种或几种。较佳地，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。较佳地，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。优选地，所述表面层的制备方法，包括如下步骤：将各成分按比例混合，加入到密炼机中在70-80℃的条件下混炼8-12分钟后，再密封放置15-25分钟，然后将经过密炼后的原料于开炼机中滚压成片状材料，再将片状材料置于平板硫化机模具内，在180-200℃压力为12-16mpa下热固化5-10分钟，得到表面层。优选地，所述粘结层由如下重量份的各原料制成：1,1-双(三甲氧基甲硅烷基甲基)乙烯2-4份、丙烯酸四氟丙酯1-3份、异氰酸乙烯酯1-3份、烯丙基二甘醇二碳酸酯0.1-0.3份、光引发剂0.05-0.1份、柏油3-5份、异丙醇10-15份。较佳地，所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚中的一种或几种。优选地，所述多层复合密封垫片的制备方法，包括如下步骤：将芯层上下两面分别涂覆上粘结层，再在粘结层上叠合表面层，用波长为200-250nm的紫外光辐照30-40分钟，后置于平板硫化机模具内，在150-180℃压力为10-15mpa下热固化5-10分钟，然后在室温下硬化20-24小时，得到多层复合密封垫片。优选地，所述芯层厚度、粘结层厚度和表面层厚度之比为1:0.5:(2-3)。由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：(1)本发明公开的多层复合密封垫片，制备方法简单易行，对设备依赖性不高，原料易得，价格低廉，适合规模化生产。(2)本发明公开的多层复合密封垫片，克服了传统密封垫片或多或少存在的机械强度和耐压性较差，耐磨性、耐老化性、回弹密封性不好，长期使用易造成环境污染的技术问题，也克服了传统多层复合密封垫片存在的多层之间粘结性不好，相容性差，耐热性和耐老化性差异大且不够，容易窜位，偏离密封槽，从而导致泄漏，严重影响设备使用性能的缺陷，具有比传统密封垫片更高的机械强度，更优异的耐磨性、耐高温性、耐老化性、耐溶剂性和回弹密封性，使用寿命更长。(3)本发明公开的多层复合密封垫片，中间粘结层分子链含有氟硅结构、丙烯酸酯结构和硅氧烷结构，耐候性更加，粘结力更强，与柏油协同作用，使得复合密封垫片综合性能更佳，加入烯丙基二甘醇二碳酸酯单体，在紫外光照射下发生聚合，形成三维网络结构，进一步提高了粘结层的综合性能。(4)本发明公开的多层复合密封垫片，表面层采用聚异戊二烯、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物共混作为主体材料，结合了四者的性能优点，具有极好的回弹密封性和耐磨性，再通过添加2-(三甲氧基硅烷基)乙硫醇、二乙基胺、使得整个表面层形成稳定的三维结构，在保证优异的回弹性的基础上提高了机械强度、耐高温性；添加水泥、煤粉作为增强剂，一方面，提高了强度，另一方面，还能有效降低泄漏率，提高密封效果，芯层采用不锈钢片，提高了垫片的耐压能力。(5)本发明公开的多层复合密封垫片，采用多层复合的方式，可以有效垫片的使用寿命，提高垫片的综合性能。具体实施方式以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。本发明实施例中所述原料购于摩贝(上海)生物科技有限公司。实施例1一种多层复合密封垫片，从上而下依次包括表面层、粘结层、芯层、粘结层、表面层。所述芯层优选为不锈钢片；所述表面层包括如下重量份的组分：聚异戊二烯30份、丁腈橡胶20份、2-(三甲氧基硅烷基)乙硫醇1份、二乙基胺1份、氯磺化聚乙烯30份、含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物20份、水泥15份、煤粉10份。所述含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物的制备方法，包括如下步骤：将丙烯酸氰乙酯200g、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷100g、2,4-二氨基-6-乙烯基-s-三嗪100g、偶氮二异丁腈2g溶于二甲亚砜800g中，混合均匀后通入氮气鼓泡25min，后在60℃下反应10小时，后将产物在110℃的烘箱下干燥15小时，再于室温和常压下干燥2天，得到含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物。所述表面层的制备方法，包括如下步骤：将各成分按比例混合，加入到密炼机中在70℃的条件下混炼8分钟后，再密封放置15分钟，然后将经过密炼后的原料于开炼机中滚压成片状材料，再将片状材料置于平板硫化机模具内，在180℃压力为12mpa下热固化5分钟，得到表面层。所述粘结层由如下重量份的各原料制成：1,1-双(三甲氧基甲硅烷基甲基)乙烯2份、丙烯酸四氟丙酯1份、异氰酸乙烯酯1份、烯丙基二甘醇二碳酸酯0.1份、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮0.05份、柏油3份、异丙醇10份。所述多层复合密封垫片的制备方法，包括如下步骤：将芯层上下两面分别涂覆上粘结层，再在粘结层上叠合表面层，用波长为200nm的紫外光辐照30分钟，后置于平板硫化机模具内，在150℃压力为10mpa下热固化5分钟，然后在室温下硬化20小时，得到多层复合密封垫片。所述芯层厚度、粘结层厚度和表面层厚度之比为1:0.5:2。实施例2一种多层复合密封垫片，从上而下依次包括表面层、粘结层、芯层、粘结层、表面层。所述芯层优选为不锈钢片；所述表面层包括如下重量份的组分：聚异戊二烯33份、丁腈橡胶23份、2-(三甲氧基硅烷基)乙硫醇2份、二乙基胺2份、氯磺化聚乙烯33份、含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物23份、水泥17份、煤粉11份。所述含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物的制备方法，包括如下步骤：将丙烯酸氰乙酯200g、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷100g、2,4-二氨基-6-乙烯基-s-三嗪100g、偶氮二异庚腈2.5g溶于n,n-二甲基甲酰胺850g中，混合均匀后通入氦气鼓泡27min，后在62℃下反应10.5小时，后将产物在112℃的烘箱下干燥16小时，再于室温和常压下干燥2.2天，得到含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物。所述表面层的制备方法，包括如下步骤：将各成分按比例混合，加入到密炼机中在73℃的条件下混炼9分钟后，再密封放置18分钟，然后将经过密炼后的原料于开炼机中滚压成片状材料，再将片状材料置于平板硫化机模具内，在185℃压力为13mpa下热固化6.5分钟，得到表面层。所述粘结层由如下重量份的各原料制成：1,1-双(三甲氧基甲硅烷基甲基)乙烯3份、丙烯酸四氟丙酯2份、异氰酸乙烯酯2份、烯丙基二甘醇二碳酸酯0.2份、安息香0.06份、柏油4份、异丙醇11份。所述多层复合密封垫片的制备方法，包括如下步骤：将芯层上下两面分别涂覆上粘结层，再在粘结层上叠合表面层，用波长为220nm的紫外光辐照33分钟，后置于平板硫化机模具内，在160℃压力为12mpa下热固化7分钟，然后在室温下硬化22小时，得到多层复合密封垫片。所述芯层厚度、粘结层厚度和表面层厚度之比为1:0.5:2.3。实施例3一种多层复合密封垫片，从上而下依次包括表面层、粘结层、芯层、粘结层、表面层。所述芯层优选为不锈钢片；所述表面层包括如下重量份的组分：聚异戊二烯35份、丁腈橡胶26份、2-(三甲氧基硅烷基)乙硫醇3份、二乙基胺3份、氯磺化聚乙烯35份、含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物26份、水泥17份、煤粉13份。所述含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物的制备方法，包括如下步骤：将丙烯酸氰乙酯200g、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷100g、2,4-二氨基-6-乙烯基-s-三嗪100g、偶氮二异丁酸二甲酯3g溶于n-甲基吡咯烷酮1000g中，混合均匀后通入氖气鼓泡28min，后在65℃下反应11.5小时，后将产物在116℃的烘箱下干燥17.5小时，再于室温和常压下干燥2.5天，得到含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物。所述表面层的制备方法，包括如下步骤：将各成分按比例混合，加入到密炼机中在76℃的条件下混炼10分钟后，再密封放置20分钟，然后将经过密炼后的原料于开炼机中滚压成片状材料，再将片状材料置于平板硫化机模具内，在190℃压力为14.5mpa下热固化8分钟，得到表面层。所述粘结层由如下重量份的各原料制成：1,1-双(三甲氧基甲硅烷基甲基)乙烯3.5份、丙烯酸四氟丙酯2.5份、异氰酸乙烯酯2份、烯丙基二甘醇二碳酸酯0.23份、光引发剂0.08份、柏油4份、异丙醇13.5份。所述光引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚按质量比1:2:1:3混合而成的混合物。所述多层复合密封垫片的制备方法，包括如下步骤：将芯层上下两面分别涂覆上粘结层，再在粘结层上叠合表面层，用波长为240nm的紫外光辐照39分钟，后置于平板硫化机模具内，在175℃压力为14.5mpa下热固化9.5分钟，然后在室温下硬化23.5小时，得到多层复合密封垫片。优选地，所述芯层厚度、粘结层厚度和表面层厚度之比为1:0.5:2.8。实施例4一种多层复合密封垫片，从上而下依次包括表面层、粘结层、芯层、粘结层、表面层。所述芯层优选为不锈钢片；所述表面层包括如下重量份的组分：聚异戊二烯38份、丁腈橡胶28份、2-(三甲氧基硅烷基)乙硫醇4份、二乙基胺3份、氯磺化聚乙烯39份、含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物29份、水泥19份、煤粉14份。所述含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物的制备方法，包括如下步骤：将丙烯酸氰乙酯200g、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷100g、2,4-二氨基-6-乙烯基-s-三嗪100g、引发剂3.8g溶于高沸点溶剂1150g中，混合均匀后通入氩气鼓泡34min，后在68℃下反应12.5小时，后将产物在118℃的烘箱下干燥19小时，再于室温和常压下干燥2-3天，得到含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物。所述引发剂是偶氮二异丁酸二甲酯、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯按质量比2:3:1:3混合而成的混合物。所述高沸点溶剂是二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮按质量比2:3:1混合而成的混合物。所述表面层的制备方法，包括如下步骤：将各成分按比例混合，加入到密炼机中在79℃的条件下混炼11.5分钟后，再密封放置24分钟，然后将经过密炼后的原料于开炼机中滚压成片状材料，再将片状材料置于平板硫化机模具内，在198℃压力为15.5mpa下热固化9.5分钟，得到表面层。所述粘结层由如下重量份的各原料制成：1,1-双(三甲氧基甲硅烷基甲基)乙烯4份、丙烯酸四氟丙酯3份、异氰酸乙烯酯3份、烯丙基二甘醇二碳酸酯0.25份、安息香乙醚0.09份、柏油4.5份、异丙醇14.5份。所述多层复合密封垫片的制备方法，包括如下步骤：将芯层上下两面分别涂覆上粘结层，再在粘结层上叠合表面层，用波长为245nm的紫外光辐照39分钟，后置于平板硫化机模具内，在175℃压力为14.5mpa下热固化9.5分钟，然后在室温下硬化24小时，得到多层复合密封垫片。所述芯层厚度、粘结层厚度和表面层厚度之比为1:0.5:2.9。实施例5一种多层复合密封垫片，从上而下依次包括表面层、粘结层、芯层、粘结层、表面层。所述芯层优选为不锈钢片；所述表面层包括如下重量份的组分：聚异戊二烯40份、丁腈橡胶30份、2-(三甲氧基硅烷基)乙硫醇5份、二乙基胺3份、氯磺化聚乙烯40份、含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物30份、水泥20份、煤粉15份。所述含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物的制备方法，包括如下步骤：将丙烯酸氰乙酯200g、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷100g、2,4-二氨基-6-乙烯基-s-三嗪100g、过氧化甲乙酮4g溶于n,n-二甲基甲酰胺1200g中，混合均匀后通入氮气鼓泡35min，后在70℃下反应13小时，后将产物在120℃的烘箱下干燥20小时，再于室温和常压下干燥3天，得到含氟硅三嗪基丙烯酸氰乙酯类共聚物。所述表面层的制备方法，包括如下步骤：将各成分按比例混合，加入到密炼机中在80℃的条件下混炼12分钟后，再密封放置25分钟，然后将经过密炼后的原料于开炼机中滚压成片状材料，再将片状材料置于平板硫化机模具内，在200℃压力为16mpa下热固化10分钟，得到表面层。所述粘结层由如下重量份的各原料制成：1,1-双(三甲氧基甲硅烷基甲基)乙烯4份、丙烯酸四氟丙酯3份、异氰酸乙烯酯3份、烯丙基二甘醇二碳酸酯0.3份、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮0.1份、柏油5份、异丙醇15份。所述多层复合密封垫片的制备方法，包括如下步骤：将芯层上下两面分别涂覆上粘结层，再在粘结层上叠合表面层，用波长为250nm的紫外光辐照40分钟，后置于平板硫化机模具内，在180℃压力为15mpa下热固化10分钟，然后在室温下硬化24小时，得到多层复合密封垫片。优选地，所述芯层厚度、粘结层厚度和表面层厚度之比为1:0.5:3。对比例本例提供一种高强度复合密封垫片，其配方及制备方法同中国发明专利cn107501784a实施例1。将以上实施例1-5及对比例制备的密封垫片进行性能测试，测试方法及测试结果见表1。从表1可见，本发明实施例公开的密封垫片，与现有技术中的密封垫片相比，具有更加优异的密封回弹性、耐高温性、机械力学性能和耐老化性。表1项目压缩率回弹率耐高温热空气老化单位％％℃h测试标准astmf36astmf36en344gb/t2941实施例110.3285.3350348实施例210.1685.6353352实施例310.0985.9355355实施例410.0586.4358358实施例510.0087.0360361对比例12.2150.0260325以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。当前第1页12