一种陶瓷纤维密封垫板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于密封垫板材料技术领域，具体涉及一种陶瓷纤维密封垫板及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 在密封材料中密封垫板按生产工艺不同可分为辊压板和抄取板两大类，也可按原 料中是否含有石棉分为石棉板和无石棉板两大类。目前，我国密封市场仍以石棉板为主，随 着人们对环境保护的重视，无石棉密封材料已势在必行，但是无石棉抄取板技术领域仍有 许多技术难题未能克服，影响到无石棉密封垫板的生产与推广。
[0003] 目前，用于不锈钢热乳和冷乳的加热炉炉辊是利用无石棉纤维垫片材料套装在钢 辊上进行加压紧固后对其表面(垫片横断面)进行机械车削处理后制成。目前该产品主要依 赖进口，国内部分厂家将传统的石棉垫板材料或者简单地将石棉垫板材料中的石棉替换为 陶瓷纤维等非石棉纤维制成的陶瓷密封垫板，用于热乳和冷乳的加热炉炉辊材料，主要存 在以下问题：
[0004] 直接使用石棉垫板材料，存在耐高温性能达不到要求，只能使用在600°C以下的中 低温领域，同时高温耐磨性能差，使用寿命短，而且石棉对人有致癌作用，对环境造成污染。
[0005] 将石棉部分替代为陶瓷纤维等非石棉纤维，虽然耐高温性能提高了，高温耐磨性 能仍然不足以长时间使用，而且也仅能使用到l〇〇〇°C的中低温场合，同时对环境造成污染。
[0006] 将石棉完全替代为陶瓷纤维等非石棉纤维，虽然耐高温性能可能满足要求，但是 由于配方组成在高温使用时的矿物相组成不合理，该类制品的高温耐磨性能和长期使用寿 命与国外进口产品仍然存在较大的差距。例如，现有技术的无石棉抄取板采用的纤维含量 较高，甚至达到石棉抄取板技术中石棉纤维的含量45%左右，但其他纤维与石棉纤维在结 构与性能上存在巨大的差异，同样的纤维含量但结果并不一样。石棉经开松以后是一种极 细的纤维，无论怎样短，它都具有良好的长径比;石棉纤维的表面特性与弹性分散体类高分 子有较好的接合。而其他如无机纤维虽然也具有较高的耐温性，但与石棉纤维相比是直径 粗、刚性大、表面光滑，一旦加得多就存在强度差、抗渗透差，也就是具有密封性差的风险。 如果是有机纤维占得多，高温烧蚀率就会上升，耐温的长效性存在风险。另外有机合成纤 维、碳纤维等都是价格非常昂贵的材料，从经济上来说用在抄取板里面也是很难替代石棉 的。
[0007][0008] 专利号为ZL 200410015794.5的中国发明专利公开了一种非石棉纤维增强乳胶密 封垫片板材的制造方法，该方法所用的非石棉纤维是芳纶纤维或其浆柏、芳砜纶纤维或其 浆柏、酚醛纤维、玻璃纤维、碳纤维、钢纤维和纤维状海泡石的一种或多种的混合物。非石棉 纤维在配方中的比例是35-70%。同样存在原料价格过高、纤维用量过多的问题，且海泡石 是类石棉纤维，不是完全的无石棉材料。
[0009]
【发明内容】
[0010] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种陶瓷纤维密封垫板及其制备方 法，本发明提供陶瓷纤维密封垫板具有良好的耐高温和耐磨性能。
[0011] 本发明提供了一种陶瓷纤维密封垫板，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准， 其化学组成主要包括：
[0012] 30~48质量份的Si〇2;
[0013] 30 ~42 质量份的 Al2〇3;
[0014] 5~13质量份的CaO;
[0015] 3~8质量份的MgO。
[0016] 优选的，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其矿物相组成包括：
[0017] 20~50质量份的钙长石；
[0018] 20~40质量份的堇青石。
[0019]优选的，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，由以下原料制备而成：
[0020] 20~50质量份的钙长石；
[0021] 20~40质量份的堇青石；
[0022] 10~30质量份的硅酸铝陶瓷纤维；
[0023] 1~15质量份的纸浆；
[0024] 1~15质量份的鳞片材料；
[0025] 0.1~5质量份的晶须材料；
[0026] 2~10质量份的弹性乳液；
[0027] 0.1~3质量份的白炭黑；
[0028] 0.2~0.8质量份的添加剂。
[0029] 优选的，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，由以下原料制备而成：
[0030] 10~30质量份的硅酸铝陶瓷纤维；
[0031] 1~15质量份的纸浆，
[0032] 15~30质量份的硅灰石，
[0033] 10~20质量份的滑石粉，
[0034] 3~8质量份的煅烧高岭土，
[0035] 10~20质量份的氧化铝超细粉，
[0036] 0.1~3质量份的白炭黑，
[0037] 1~15质量份的鳞片材料；
[0038] 0.1~5质量份的晶须材料；
[0039] 2~10质量份的弹性乳液；
[0040] 0.2~0.8质量份的添加剂。
[0041]优选的，所述添加剂选自硫化剂、促进剂和防老剂中的一种或多种。
[0042] 优选的，
[0043] 所述的硅酸铝陶瓷纤维选自标准型硅酸铝纤维棉、高纯型硅酸铝纤维棉、高铝型 硅酸铝纤维棉、含锆型硅酸铝纤维棉和多晶莫来石纤维棉中的一种或多种。
[0044]所述鳞片材料选自白云母、锂云母、鳞片石墨和玻璃鳞片中的一种或多种；
[0045] 所述晶须材料选自碳化硅晶须和/或钛酸钾晶须；
[0046] 所述弹性乳液选自丙烯酸酯乳胶、聚氨酯乳胶、丁腈乳胶、丁苯乳胶、丁吡乳胶、氯 丁乳胶和天然乳胶中的一种或多种；
[0047] 所述纸浆选自针叶木浆、阔叶木浆、草浆、芦苇浆、竹浆、废布浆和废纸浆中的一种 或多种。
[0048]优选的，所述原料还包括:透辉石、煤矸石、水洗高岭土、轻烧氧化镁、白云石和石 灰中的一种或多种。
[0049] 本发明还提供了一种陶瓷纤维密封垫板的制备方法，包括以下步骤：
[0050] 将20~50质量份的钙长石、20~40质量份的堇青石、10~30质量份的硅酸铝陶瓷 纤维、1~15质量份的纸楽：、1~15质量份的鳞片材料、0.1~5质量份的晶须材料、2~10质量 份的弹性乳液、〇. 1~3质量份的白炭黑、0.2~0.8质量份的添加剂和2000-5000质量份的水 混合制浆后，经过成型、脱水、干燥和压延硫化，得到陶瓷纤维密封垫板。
[0051] 本发明还提供了一种陶瓷纤维密封垫板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： [0052]将10~30质量份的硅酸铝陶瓷纤维、1~15质量份的纸浆、15~30质量份的硅灰 石、10~20质量份的滑石粉、3~8质量份的煅烧高岭土、10~20质量份的氧化铝超细粉、0.1 ~3质量份的白炭黑、1~15质量份的鳞片材料、0.1~5质量份的晶须材料、2~10质量份的 弹性乳液和0.2~0.8质量份的添加剂混合制浆后，经过成型、脱水干燥和压延硫化，得到陶 瓷纤维密封垫板。
[0053] 优选的，所述压延硫化的温度为120~160°C。
[0054]与现有技术相比，本发明提供了一种陶瓷纤维密封垫板，其化学组成包括:30~48 质量份的Si02;30~42质量份的Al2〇3;5~13质量份的Ca0;3~8质量份的MgO。本发明提供的 陶瓷纤维垫板的化学组成可以形成特定比例范围的钙长石和堇青石矿物相，其中，所述钙 长石和堇青石矿物相能够极大地提高密封垫板的高温耐磨性能并延长使用寿命。
[0055] 结果表明，陶瓷纤维密封垫板的长期使用温度达到900°C以上，最高使用温度可达 1200°C以上，装配成的陶瓷纤维密封垫板耐热辊高温耐磨性能良好，使用寿命至少达到20 天以上，最高可达60天以上。
【具体实施方式】
[0056] 本发明提供了一种陶瓷纤维密封垫板，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准， 其化学组成包括：
[0057] 30~48质量份的Si02;
[0058] 30 ~42 质量份的 Al2〇3;
[0059] 5~13质量份的CaO;
[0060] 3~8质量份的MgO。
[00611本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板中包括30~48质量份的Si02,优选 为32~45质量份，更优选为35~40质量份。
[0062]本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板中还包括30~42质量份的Al2〇3,优 选为32~40质量份，更优选为35~38质量份。
[0063]本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板中还包括5~13质量份的CaO;优选 为7~12质量份，更优选为8~10质量份；
[0064]本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板中还包括3~8质量份的MgO,优选为 4~7质量份，更优选为5~6质量份。
[0065]本发明提供的陶瓷纤维密封垫板，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其矿 物相组成包括：
[0066] 20~50质量份的钙长石；
[0067] 20~40质量份的堇青石。
[0068]本发明提供的100质量份的陶瓷