一种石棉基层合体、其制造方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石棉基层合体，具体而言涉及一种适合用作(耐高温)密封垫片的石棉基层合体。本发明还涉及该石棉基层合体的制造方法及其在密封方法(比如耐高温密封，尤其是耐高温静密封)中的应用。
【背景技术】
[0002]密封(比如耐高温密封，尤其是耐高温静密封)在化工、流体机械、电力以及热工水力试验等领域有着广泛的需求。为此，国内外的研究人员已经开发出了多种耐高温密封垫片，其中以石棉基密封垫片的应用最为广泛。
[0003]石棉基密封垫片是以石棉纤维/橡胶复合板为基材制造的，在制造和使用过程中不可避免地会散发出大量的石棉粉尘。已知的是，石棉粉尘除了会在接触者中弓I发石棉肺夕卜，还易诱发肺癌和恶性间皮瘤等恶性肿瘤。因此，由于其严重的人身危害性和环境危害性，近年来世界各国禁用石棉的呼声日益高涨。目前，发达国家已禁止生产和限制使用石棉。但是，鉴于其显著突出因而难能可贵的密封性、耐温性能和隔热性能，在很多应用领域，尤其是环境较为恶劣的应用领域，石棉基密封垫片依然是其他密封垫片所无法替代的。
[0004]另外，在某些应用领域，例如在热工水力试验中，除了要求密封性、耐温性能和隔热性能之外，还希望密封垫片表现出适当的自润滑性和回弹性能，以充分适应待密封面的热应力或压紧力变化。但是，现有的石棉基密封垫片并不具备这些性能。
[0005]其他石棉基制品也存在类似的问题。
[0006]因此，目前的现状是，仍旧需要一种石棉基层合体，在维持与现有技术的石棉基制品(比如石棉基密封垫片)相比基本相当的密封性、耐温性能和隔热性能的同时，可以显著减少石棉的用量，并兼具优异的自润滑性和回弹性能。
【发明内容】
[0007]本发明人在现有技术的基础上经过刻苦的研究发现，通过按照特定的方式以石墨粉末来替代现有技术石棉基制品中的一部分石棉(纤维)，就可以解决前述问题，并由此完成了本发明。
[0008]具体而言，本发明涉及以下方面的内容。
[0009]1.一种石棉基层合体,其特征在于，包括石棉纤维-碳纤维复合层和位于所述石棉纤维-碳纤维复合层一侧或两侧上的石墨粉末层(优选膨胀石墨粉末层)。
[0010]2.按照前述方面任一项所述的石棉基层合体，其中在所述石棉纤维-碳纤维复合层和所述石墨粉末层之间还包括金属齿板或金属网板。
[0011]3.按照前述方面任一项所述的石棉基层合体，其中在所述石墨粉末层上还进一步存在η个含碳纤维层和η个附加的石墨粉末层(优选膨胀石墨粉末层)，其中η为I至100之间的任意整数(优选I至10之间的任意整数)，所述的η个含碳纤维层和η个附加的石墨粉末层以交替方式存在，并且所述含碳纤维层选自碳纤维层、石棉纤维-碳纤维复合层、或者至少一个所述碳纤维层与至少一个所述石棉纤维-碳纤维复合层的层合体。
[0012]4.按照前述方面任一项所述的石棉基层合体，其中所述石棉纤维-碳纤维复合层是石棉纤维与碳纤维的混合层、至少一个石棉纤维层与至少一个碳纤维层的层合体、或者至少一个所述混合层与至少一个所述层合体的层合体。
[0013]5.按照前述方面任一项所述的石棉基层合体，其中每个所述石棉纤维层的厚度为0.3-10mm(优选l_5mm),每个所述碳纤维层的厚度为0.2_lmm(优选0.3-0.5mm),每个所述石墨粉末层的厚度为0.2-2mm (优选0.5-lmm),每个所述混合层的厚度为0.3_10mm(优选1-5mm),并且每个所述金属齿板或金属网板的厚度为0.2_2mm(优选0.3-0.5mm)。
[0014]6.一种石棉基层合体的制造方法,其特征在于,包括向石棉纤维-碳纤维复合层的一侧或两侧上层合石墨粉末层(优选膨胀石墨粉末层)的步骤，任选还包括在所述石棉纤维-碳纤维复合层和所述石墨粉末层之间引入金属齿板或金属网板的步骤。
[0015]7.按照前述方面任一项所述的制造方法，其中向所述石墨粉末层上还进一步层合η个含碳纤维层和η个附加的石墨粉末层(优选膨胀石墨粉末层)，其中η为I至100之间的任意整数(优选I至10之间的任意整数)，所述的η个含碳纤维层和η个附加的石墨粉末层以交替方式层合，并且所述含碳纤维层选自碳纤维层、石棉纤维-碳纤维复合层、或者至少一个所述碳纤维层与至少一个所述石棉纤维-碳纤维复合层的层合体。
[0016]8.按照前述方面任一项所述的制造方法，其中所述石棉纤维-碳纤维复合层是石棉纤维与碳纤维的混合层、至少一个石棉纤维层与至少一个碳纤维层的层合体、或者至少一个所述混合层与至少一个所述层合体的层合体。
[0017]9.按照前述方面任一项所述的石棉基层合体或者按照前述方面任一项所述的制造方法制造的石棉基层合体作为密封垫片的应用。
[0018]10.一种密封方法，包括将按照前述方面任一项所述的石棉基层合体或者按照前述方面任一项所述的制造方法制造的石棉基层合体作为密封垫片与待密封面接触的步骤。
[0019]技术效果
[0020]根据本发明的石棉基层合体，在使用性能(比如密封性、耐温性能和隔热性能等)上可以媲美现有技术的石棉基制品(比如石棉基密封垫片)，同时石棉的用量显著减少，比如可以减少至少50wt%、至少66wt%、至少80wt%或甚至更多的石棉用量。因此,该石棉基层合体在制造和使用过程中石棉粉尘的散发量均非常小，顺应当今日益严格的环保/劳保要求。
[0021]根据本发明的石棉基层合体，表现出优异的自润滑性和回弹性能，能够承受待密封面上较大的热应力/压紧力变化。
[0022]根据本发明的石棉基层合体，具有适当的机械强度和机加工性能，可以针对特定用途灵活地机加工或成型为各种异型形状(非平面形状)。
[0023]根据本发明的石棉基层合体，通过使用碳纤维作为相容剂，改善了石棉(纤维)与石墨粉末的亲和力，与不使用碳纤维的情况相比，抗起皮性和机械强度显著改善。
【附图说明】
[0024]图1示意性地图示了本发明石棉基密封垫片的一种结构。
[0025]图2示意性地图示了本发明石棉基密封垫片的另一种结构。
[0026]图3示意性地图示了本发明石棉基密封垫片的再一种结构。
【具体实施方式】
[0027]下面对本发明的【具体实施方式】进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些【具体实施方式】的限制，而是由附录的权利要求书来确定。
[0028]本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下，以本说明书的定义为准。
[0029]当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、步骤、装置或部件等时，该词头导出的对象涵盖本申请提出时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。
[0030]在本说明书的上下文中，除了明确说明的内容之外，未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且，本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合，由此而形成的技术方案或技术思想均视为本发明原始公开或原始记载的一部分，而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容，除非本领域技术人员认为该结合是明显不合理的。
[0031]在没有明确指明的情况下，本说明书内所提到的所有百分数(％)、份数、比率等都是以重量为基准的，除非以重量为基准时不符合本领域技术人员的常规认识。
[0032]根据本发明的第一实施方式，涉及一种石棉基层合体。
[0033]根据本发明，该石棉基层合体的纵剖面具有层状结构，并且至少包括石棉纤维-碳纤维复合层和位于所述石棉纤维-碳纤维复合层一侧或两侧上的石墨粉末层(以下有时称为“主石墨粉末层”，以与下文所述的“附加的石墨粉末层”相区别)。为此，本发明的石棉基层合体至少包括一个所述石棉纤维-碳纤维复合层和一个或两个所述主石墨粉末层。从进一步改善其自润滑性和回弹性能的角度优选的是，所述石棉基层合体至少包括一个所述石棉纤维-碳纤维复合层和两个所述主石墨粉末层，其中这两个主石墨粉末层分别处于所述石棉纤维-碳纤维复合层的两侧。此时，所述石棉基层合体(纵剖面)呈现为以所述石棉纤维-碳纤维复合层为中心层，以所述主石墨粉末层为(最)外层的三明治结构。
[0034]根据本发明，所述石棉基层合体比如可以通过如下方法进行制造，该制造方法包括向所述石棉纤维-碳纤维复合层的一侧或两侧上层合所述主石墨粉末层的步骤。
[0035]根据本发明一个特别的实施方式，根据需要，在所述石棉纤维-碳纤维复合层与所述主石墨粉末层之间还可以包括金属齿板或金属网板，由此增强两层之间的结合力，同时增加整个石棉基层合体的机械强度。为此，本发明的前述制造方法任选