一种柔性石墨垫片及其制备方法与流程

本发明涉及一种石墨垫片及其制备方法，特别是一种柔性石墨垫片及其制备方法。

背景技术：

柔性石墨又称膨胀石墨，具有耐高温、耐腐蚀、化学性质稳定等诸多优点，它克服了石墨材料的脆性，疏松多孔，富有弹性，显示出良好的密封性能；但是柔性石墨垫由于较为柔软容易损坏，若存放不当或者搬运不当容易出现垫子碰伤、划伤，甚至造成垫子断裂。故而以高性能柔性石墨做基体，加上性能稳定的耐高温物质作为增强材料的密封产品，是当前密封行业发展的主流趋势。

现有柔性石墨垫片多为以金属为骨架的复合垫片，制造工艺复杂，使用成本高，并且金属骨架弹性较差，在使用过程中往往不能满足相关的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种柔性石墨垫片及其制备方法。本发明柔性石墨垫片具有结构强度较高，不易碰伤、划伤和断裂，且弹性好，更能满足作为垫片使用时的相关要求的特点；此外，本发明的柔性石墨垫片具有制备工艺简单，成本低的特点。

本发明的技术方案：一种柔性石墨垫片，包括有由多块圆弧形柔性石墨垫片拼接而成的环状柔性石墨垫片本体，拼接缝内设有粘结剂，所述环状柔性石墨垫片本体表面包覆有聚四氟层。

前述的柔性石墨垫片，所述拼接缝呈斜口状。

前述的柔性石墨垫片，所述聚四氟层是通过聚四氟带缠绕后制成。

一种前述的柔性石墨垫片的制备方法，包括如下步骤：

1)取制作完成的柔性石墨压型板，排版切割半圆环型的柔性石墨片；

2)将切割获得的两片半圆环型的柔性石墨片拼接，拼接缝处涂抹粘结剂，形成环状柔性石墨垫片本体；

3)在拼接好的环状柔性石墨垫片本体的表面包裹一层聚四氟层，然后放入热压整形机中整形，整形结束后取出冷却，获得所需柔性石墨垫片。

前述的柔性石墨垫片的制备方法，所述步骤3)中的热压整形的热压温度为345-380℃，压力为0.1-0.2mpa。

前述的柔性石墨垫片的制备方法，所述柔性石墨压型板的制备方法如下：

1)选用晶格结构完整、碳含量＞99％且粒径≥250um的优质天然鳞片石墨,利用浓硫酸热解，使硫酸物质插入石墨层间，并与碳原子结合形成石墨层间化合物，得a品；

2)向a品中先加入磷酸，然后再加入磷酸盐进行抗氧化处理，然后干燥，得b品；

3)将b品置于料斗内，通过可调节的气流进料装置送入膨化炉的高温炉膛内进行膨化，膨化温度为900℃～1200℃，得c品；

4)随后，采用压塑法或滚动模压的方法，将c品制成板材即可。

前述的柔性石墨垫片的制备方法，所述步骤2)a品中五氧化二磷的质量含量为0.05～5.0％，磷酸盐的质量含量为1～16％。

本发明的有益效果

1、本发明通过在环状柔性石墨垫片本体外包覆一层聚四氟层，用聚四氟层代替传统的金属骨架，提高了环状柔性石墨垫片本体的结构强度，减少了在运输、储存和使用过程中发生碰伤、划伤和断裂等情况的发生；

2、本发明的柔性石墨垫片由于没有采用硬性的金属骨架，最大化的保留了柔性石墨垫片本身的柔性，使柔性石墨作为垫片使用时的作用发挥的更好，更能满足相关使用的要求；

3、本发明的环状柔性石墨垫片采用两片半圆环状的柔性石墨垫片拼接而成，在柔性石墨压型板上切割时，与切割完整的圆形垫片相比，相同面积大小的石墨压型板本发明能够切割出更多的半圆环状柔性石墨垫片，从而拼接处更多的环状柔性石墨垫片，结合本发明采用聚四氟层代替金属骨架的设计，相比传统的方法，本发明能够将柔性石墨垫片的成本降低90％左右，仅为原本成本的10％左右；传统方法没有采用半圆环拼接的方式是受金属骨架结构以及粘接强度本身较低的限制，而本发明通过利用聚四氟层包覆则不存在结构受限的问题，并且能够将两片半圆环状的石墨垫片很好的结合成整体，结合粘接剂的作用，使其能够具有较高的结构强度；

4、本发明柔性石墨垫片与传统的柔性石墨垫片相比，制备工艺更加的简单，易于实施，成本相对更低；此外，本发明的柔性石墨垫片通过热压整形后，石墨垫片本身更加紧实，强度更好，而加热冷却后利用聚四氟乙烯的过热收缩性能，使聚四氟层的包括更加紧实，形成预应力表面保护层，更好的解决了柔性石墨垫片断裂、划伤等问题。

附图说明

附图1为本发明柔性石墨垫片的结构示意图；

附图2为本发明环状柔性石墨垫片本体的结构示意图。

附图标记说明：1-环状柔性石墨垫片本体，2-拼接缝，3-聚四氟层。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例

一种柔性石墨垫片，如附图1-2所示，包括有由两块半圆形柔性石墨垫片拼接而成的环状柔性石墨垫片本体1，拼接缝2内设有粘结剂(丁晴橡胶改性酚醛粘接剂)，所述环状柔性石墨垫片本体1表面包覆有聚四氟层3。

所述拼接缝2呈斜口状，斜口角度为15-60°。

所述聚四氟层3是通过聚四氟带缠绕后制成。

上述的柔性石墨垫片的制备方法，包括如下步骤：

1取制作完成的柔性石墨压型板，排版切割半圆环型的柔性石墨片；

2将切割获得的两片半圆环型的柔性石墨片拼接，拼接缝2处涂抹粘结剂，形成环状柔性石墨垫片本体1；

3在拼接好的环状柔性石墨垫片本体1的表面包裹一层聚四氟层3，然后放入热压整形机中，在345-380℃，压力为0.1-0.2mpa条件下整形，整形结束后取出冷却，获得所需柔性石墨垫片。

上述柔性石墨压型板的制备工艺如下：

选用晶格结构完整，碳含量＞99％的优质天然鳞片石墨100kg,鳞片石墨的粒径≥250um，加入300kg浓硫酸(98％)和5kg过氧化氢(60％)，保持在10℃搅拌反应30min，石墨晶体具有由碳元素组成的六角网平面层状结构，层平面上的碳原子以强有力的共价键结合，而层与层间以范德华力结合，结合非常弱，而且层间距离较大。在上述条件下，硫酸物质可插入石墨层间，并与碳原子结合形成新的化学相，形成一种石墨层间化合物；将上述处理后的石墨颗粒过滤，重复水洗至多余硫酸完全去除，然后离心分离出石墨颗粒，置于110℃干燥3h。

经浓硫酸处理的上述石墨材料，先喷洒2kg正磷酸水溶液(浓度84％)，然后喷洒20kg的磷酸铝水溶液(浓度50％)，均匀搅拌浸润，接着置于120℃干燥2h；该步骤可以提高柔性石墨的抗氧化性能，使其在高温条件下不容易被氧化，提高了耐高温性能，延长了使用寿命。

将所述的干燥混合物用置于料斗内；通过可调节的气流进料装置送入1000℃的膨化炉膨化脱硫5s，形成240倍膨胀石墨颗粒，膨化过程中，正磷酸发生脱水反应产生五氧化二磷，磷酸铝与五氧化二磷在几乎没有变化的情况下共存，同时在石墨的膨化过程中脱硫，确保柔性石墨材料中有害元素符合规定要求，硫含量≤400ppm。膨化脱硫过程释放出大量含硫有害气体，经碱洗塔处理后达标排放。

随后，采用压塑法或滚动模压的方法，将膨胀的石墨颗粒制成板材。辊压台上的落料均匀是决定柔性石墨板厚度、密度、强度指标的关键因素。

上述方法生产出的柔性石墨板材具有极佳的性能，即使将其长时间暴露在700℃或更高的高温条件下的空气中时，仍显示有低的氧化烧蚀因数，这板材具有极好的耐热性和良好的性能。

滚动模压方法在滚动间隙为3.6mm的条件下制成厚度4mm的板材；体密度：1.1g/cm³；抗拉强度：4～6mpa；压缩率：10～25％；回弹率：25～45％。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。