一種碳纖維包芯紗包覆密封墊片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維包芯紗包覆密封墊片，包括兩層混合墊料層、位于兩層混合墊料層之間的增強(qiáng)纖維層和包覆在密封墊片外側(cè)的碳纖維包芯紗層。本發(fā)明使用了聚四氟乙烯、丁晴橡膠、石墨、天然橡膠、焦炭粉、蛭石粉、重晶石粉、芳綸纖維、玻璃纖維，因此具有摩擦系數(shù)很低、高溫穩(wěn)定性很好、耐熱震性很好、強(qiáng)度很高、導(dǎo)熱系數(shù)很高、膨脹系數(shù)較低、電阻率很大、耐腐蝕、可透微波或透紅外線等優(yōu)點(diǎn)，且天然橡膠具有較高的彈性，因此本發(fā)明的密封墊片具有較好的彈性和可塑性，本發(fā)明的密封墊片在外圍包覆有碳纖維包芯紗層，因此具有較強(qiáng)的耐酸、耐堿、耐腐蝕、耐磨損的特性，并且密封墊片進(jìn)過硫化處理，使其不易老化，經(jīng)久耐用。
【專利說明】
一種碳纖維包芯紗包覆密封墊片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種密封材料，尤其是涉及一種碳纖維包芯紗包覆密封墊片及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910094494.3名稱為《一種密封墊片用抄取板材的制備方法》的中國發(fā)明專利涉及一種制造密封墊片的方法，特別是屬于不含石棉纖維的密封墊片用抄取板材的制備方法，密封材料領(lǐng)域。該發(fā)明抄取板材的主要組份為礦物棉纖維、 纖維素纖維、芳香族聚眈肢纖維、橡膠粘結(jié)劑和高嶺土，混和成含水分散體系，采用造紙的工藝逐漸脫水成層，然后經(jīng)過壓縮、干燥和硫化，制造成抄取板材成品。用該板材制得的密封墊片，其抗拉強(qiáng)度、壓縮回彈性能、耐介質(zhì)性能及密封性能等與抄取石棉密封墊片相當(dāng)， 完全可以替代石棉板制作墊片等密封材料。但是，該密封墊片通過逐漸脫水成層，還需要經(jīng)過壓縮和干燥，制作工藝繁瑣，操作不方便，而且該密封墊片的配方中以礦物棉纖維為主要原料，纖維的時(shí)磨性和耐腐蝕性不高，柔韌性不強(qiáng)，因此生產(chǎn)出來的密封墊片不耐磨損，使用壽命不長(zhǎng)，所以，該發(fā)明有待于進(jìn)一步改進(jìn)。
[0003]軟填料密封是在軸與殼體之間充填編織的軟填料密封件，又稱做盤根，通常由較柔軟的線狀物編織而成，通常截面積是正方形或長(zhǎng)方形、圓形的條狀物填充在密封腔體內(nèi)， 從而實(shí)現(xiàn)密封。填料密封最早是以棉麻等纖維塞在泄漏通道內(nèi)來阻止液流泄漏，主要用作提水機(jī)械的軸封。由于填料來源廣泛，加工容易，價(jià)格低廉，密封可靠，操作簡(jiǎn)單，所以沿用至今。如今盤根被廣泛用于離心栗、壓縮機(jī)、真空栗、攪拌機(jī)和船舶螺旋槳的轉(zhuǎn)軸密封、活塞栗、往復(fù)式壓縮機(jī)、制冷機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸封，以及各種閥門閥桿的旋動(dòng)密封等。
[0004]密封填料，通常由較柔軟的線狀物編織而成，通過截面積是正方形的條狀物填充在密封腔體內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)密封。
[0005]在軟填料密封材料中，石棉以其優(yōu)異的綜合性能和良好的可紡性，而具有較長(zhǎng)的使用歷史，但由于石棉又是一種危及人體健康和生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)品，因而在世界范圍內(nèi)被禁用。
[0006]因而，人們開發(fā)出了以石墨、各種纖維為主要材料，根據(jù)不同的要求，采用碳纖維、 銅絲、304、316L、茵苛鎳合金絲等材料加強(qiáng)。
[0007]但是碳纖維質(zhì)地輕、表面光滑，容易散絲，可紡性能較差。
[0008]隨著技術(shù)水平的發(fā)展，人們對(duì)與軟填料密封材料的要求進(jìn)一步提高，對(duì)耐酸堿腐蝕性、耐高溫性能、耐疲勞性能、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和密封性要求進(jìn)一步提高。為此需要開發(fā)輕而強(qiáng)、輕而剛、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好的填料密封編織基材。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的問題是，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提出創(chuàng)新方案，尤其是一種能夠提高密封材料耐酸、耐堿、耐腐蝕的性能，且具有較強(qiáng)的抗磨損性能的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、制備方法安全污染的密封墊片及其制備方法。
[0010]為解決上述問題，本發(fā)明采用的方案如下:一種碳纖維包芯紗包覆密封墊片，其特征在于，包括兩層混合墊料層、位于兩層混合墊料層之間的增強(qiáng)纖維層和包覆在密封墊片外側(cè)的碳纖維包芯紗層;所述混合墊料層包括聚四氟乙烯、丁晴橡膠、石墨、天然橡膠、焦炭粉、蛭石粉、重晶石粉、芳綸纖維、玻璃纖維;所述增強(qiáng)纖維層由混合纖維合股紗按照平紋組織編織組成;所述混合纖維合股紗由芳綸纖維、玻璃纖維和碳纖維按照1:1:1混紡組成;所述碳纖維包芯紗層由碳纖維包芯紗按照平紋組織編織組成;所述碳纖維包芯紗由內(nèi)心層和皮層組成;所述內(nèi)心層包括玻璃纖維束和纏繞其上的金屬絲;所述皮層為膨體碳纖維;所述膨體碳纖維均勻地纏繞在金屬絲和玻璃纖維束的外側(cè)。
[0011]進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片，所述膨體碳纖維按 S50?S100的捻向捻度均勻地纏繞在金屬絲和玻璃纖維束外側(cè)。
[0012]進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片，所述混合墊料層各組分重量比為聚四氟乙烯:丁晴橡膠:石墨:天然橡膠:焦炭粉:蛭石粉:重晶石粉:芳綸纖維:玻璃纖維=2:2:3:3:2:1:1:2:3。
[0013]進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片，所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的四周設(shè)有包邊。
[0014]進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，包括以下步驟:(1)配料混合:將聚四氟乙烯、丁晴橡膠、石墨、天然橡膠、焦炭粉、蛭石粉、重晶石粉、芳綸纖維、玻璃纖維按照2:2:3:3:2:1:1:2:3放入高速攪拌機(jī)中攪拌7-12分鐘，高速攪拌機(jī)的攪拌速率為3000-3500轉(zhuǎn)/min，制得混合物料備用；(2)碳纖維包芯紗層:將硅烷偶聯(lián)劑和抗靜電劑按照1:1的比例配比制備復(fù)合成型劑， 將玻璃纖維束放入復(fù)合成型劑浸潤2-3分鐘，取出滴干，然后在其上均勻的纏繞金屬絲，再將膨體碳纖維按S50?S100的捻向捻度均勻地纏繞在金屬絲和玻璃纖維束外側(cè);最后用平紋組織法將碳纖維包芯紗編織成碳纖維包芯紗層；(3)增強(qiáng)纖維層:取芳綸纖維、玻璃纖維和碳纖維按照1:1:1混紡成混合纖維合股紗，再將混合纖維合股紗用平紋組織法編織成增強(qiáng)纖維層；(4)壓片:將碳纖維包芯紗層鋪設(shè)在壓片機(jī)的模具底層，在其上鋪設(shè)2-6毫米厚混合物料，然后在其上鋪設(shè)增強(qiáng)纖維層，接著在增強(qiáng)纖維層上鋪設(shè)2-6毫米厚混合物料，最后在混合物料上鋪設(shè)碳纖維包芯紗層;然后在常溫下逐漸將壓力升至25-35MPa，壓片260-350秒， 制得半成品密封材料；(5 )硫化:將步驟(4)所得半成品密封材料送入硫化機(jī)中，在180-220攝氏度的溫度條件下進(jìn)行硫化，硫化20-40分鐘，得到半成品硫化密封材料；(6)沖壓成型:將步驟(5)硫化后的半成品硫化密封材料送入沖壓成型機(jī)中，沖壓成所需密封墊片，即得成品。
[0015]進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，所述步驟(1)中攪拌時(shí)間為10分鐘，攪拌速率為3300轉(zhuǎn)/min。
[0016]進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，所述步驟(2)中膨體碳纖維按S80的捻向捻度均勻地纏繞在金屬絲和玻璃纖維束外側(cè)。
[0017]進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，所述步驟(4)中壓片壓力為30MPa，壓片時(shí)間為300秒。
[0018]進(jìn)一步，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，所述步驟(5 )中硫化溫度為200攝氏度，硫化時(shí)間為30分鐘。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:本發(fā)明的碳纖維包芯紗包覆密封墊片，包括兩層混合墊料層、位于兩層混合墊料層之間的增強(qiáng)纖維層和包覆在密封墊片外側(cè)的碳纖維包芯紗層。 本發(fā)明使用了聚四氟乙烯、丁晴橡膠、石墨、天然橡膠、焦炭粉、蛭石粉、重晶石粉、芳綸纖維、玻璃纖維，因此具有摩擦系數(shù)很低、高溫穩(wěn)定性很好、耐熱震性很好、強(qiáng)度很高、導(dǎo)熱系數(shù)很高、膨脹系數(shù)較低、電阻率很大、耐腐蝕、可透微波或透紅外線等優(yōu)點(diǎn)，且天然橡膠具有較高的彈性，因此本發(fā)明的密封墊片具有較好的彈性和可塑性，本發(fā)明的密封墊片在外圍包覆有碳纖維包芯紗層，因此具有較強(qiáng)的耐酸、耐堿、耐腐蝕、耐磨損的特性，并且密封墊片進(jìn)過硫化處理，使其不易老化，經(jīng)久耐用?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]實(shí)施例:碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，包括以下步驟:(1)配料混合:將聚四氟乙烯、丁晴橡膠、石墨、天然橡膠、焦炭粉、蛭石粉、重晶石粉、芳綸纖維、玻璃纖維按照2:2:3:3:2:1:1:2:3放入高速攪拌機(jī)中攪拌7-12分鐘，高速攪拌機(jī)的攪拌速率為3000-3500轉(zhuǎn)/min，制得混合物料備用；(2)碳纖維包芯紗層:將硅烷偶聯(lián)劑和抗靜電劑按照1:1的比例配比制備復(fù)合成型劑， 將玻璃纖維束放入復(fù)合成型劑浸潤2-3分鐘，取出滴干，然后在其上均勻的纏繞金屬絲，再將膨體碳纖維按S50?S100的捻向捻度均勻地纏繞在金屬絲和玻璃纖維束外側(cè);最后用平紋組織法將碳纖維包芯紗編織成碳纖維包芯紗層；(3)增強(qiáng)纖維層:取芳綸纖維、玻璃纖維和碳纖維按照1:1:1混紡成混合纖維合股紗，再將混合纖維合股紗用平紋組織法編織成增強(qiáng)纖維層；(4)壓片:將碳纖維包芯紗層鋪設(shè)在壓片機(jī)的模具底層，在其上鋪設(shè)2-6毫米厚混合物料，然后在其上鋪設(shè)增強(qiáng)纖維層，接著在增強(qiáng)纖維層上鋪設(shè)2-6毫米厚混合物料，最后在混合物料上鋪設(shè)碳纖維包芯紗層;然后在常溫下逐漸將壓力升至25-35MPa，壓片260-350秒， 制得半成品密封材料；(5 )硫化:將步驟(4)所得半成品密封材料送入硫化機(jī)中，在180-220攝氏度的溫度條件下進(jìn)行硫化，硫化20-40分鐘，得到半成品硫化密封材料；(6)沖壓成型:將步驟(5)硫化后的半成品硫化密封材料送入沖壓成型機(jī)中，沖壓成所需密封墊片，即得成品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳纖維包芯紗包覆密封墊片，其特征在于，包括兩層混合墊料層、位于兩層混合 墊料層之間的增強(qiáng)纖維層和包覆在密封墊片外側(cè)的碳纖維包芯紗層;所述混合墊料層包括 聚四氟乙烯、丁晴橡膠、石墨、天然橡膠、焦炭粉、蛭石粉、重晶石粉、芳綸纖維、玻璃纖維;所 述增強(qiáng)纖維層由混合纖維合股紗按照平紋組織編織組成；所述混合纖維合股紗由芳綸纖 維、玻璃纖維和碳纖維按照1:1:1混紡組成;所述碳纖維包芯紗層由碳纖維包芯紗按照平紋 組織編織組成;所述碳纖維包芯紗由內(nèi)心層和皮層組成;所述內(nèi)心層包括玻璃纖維束和纏 繞其上的金屬絲;所述皮層為膨體碳纖維;所述膨體碳纖維均勻地纏繞在金屬絲和玻璃纖 維束的外側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片，其特征在于，所述膨體碳纖維按 S50?S100的捻向捻度均勻地纏繞在金屬絲和玻璃纖維束外側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片，其特征在于，所述混合墊料層各組 分重量比為聚四氟乙烯:丁晴橡膠:石墨:天然橡膠:焦炭粉:蛭石粉:重晶石粉:芳綸纖維: 玻璃纖維=2:2:3:3:2:1:1:2:3。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片，其特征在于，所述碳纖維包芯紗包 覆密封墊片的四周設(shè)有包邊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟:(1)配料混合:將聚四氟乙烯、丁晴橡膠、石墨、天然橡膠、焦炭粉、蛭石粉、重晶石粉、芳 綸纖維、玻璃纖維按照2:2:3:3:2:1:1:2:3放入高速攪拌機(jī)中攪拌7-12分鐘，高速攪拌機(jī)的 攪拌速率為3000-3500轉(zhuǎn)/min，制得混合物料備用；(2)碳纖維包芯紗層:將硅烷偶聯(lián)劑和抗靜電劑按照1:1的比例配比制備復(fù)合成型劑， 將玻璃纖維束放入復(fù)合成型劑浸潤2-3分鐘，取出滴干，然后在其上均勻的纏繞金屬絲，再 將膨體碳纖維按S50?S100的捻向捻度均勻地纏繞在金屬絲和玻璃纖維束外側(cè);最后用平紋 組織法將碳纖維包芯紗編織成碳纖維包芯紗層；(3)增強(qiáng)纖維層:取芳綸纖維、玻璃纖維和碳纖維按照1:1:1混紡成混合纖維合股紗，再 將混合纖維合股紗用平紋組織法編織成增強(qiáng)纖維層；(4)壓片:將碳纖維包芯紗層鋪設(shè)在壓片機(jī)的模具底層，在其上鋪設(shè)2-6毫米厚混合物 料，然后在其上鋪設(shè)增強(qiáng)纖維層，接著在增強(qiáng)纖維層上鋪設(shè)2-6毫米厚混合物料，最后在混 合物料上鋪設(shè)碳纖維包芯紗層;然后在常溫下逐漸將壓力升至25-35MPa，壓片260-350秒， 制得半成品密封材料；(5)硫化:將步驟(4)所得半成品密封材料送入硫化機(jī)中，在180-220攝氏度的溫度條件 下進(jìn)行硫化，硫化20-40分鐘，得到半成品硫化密封材料；(6)沖壓成型:將步驟(5)硫化后的半成品硫化密封材料送入沖壓成型機(jī)中，沖壓成所 需密封墊片，即得成品。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中攪拌時(shí)間為10分鐘，攪拌速率為3300轉(zhuǎn)/min。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中膨體碳纖維按S80的捻向捻度均勻地纏繞在金屬絲和玻璃纖維束外側(cè)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中壓片壓力為30MPa，壓片時(shí)間為300秒。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述碳纖維包芯紗包覆密封墊片的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中硫化溫度為200攝氏度，硫化時(shí)間為30分鐘。
【文檔編號(hào)】C08K3/30GK105972211SQ201610483593
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】錢華, 錢忠標(biāo), 史玉慶, 余淑莉, 錢家蓉, 史睿陽
【申請(qǐng)人】東臺(tái)市華陽玻纖有限責(zé)任公司