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纖維層和包覆在密封墊片外側的碳纖維包芯紗層。本發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，因此具有摩擦系數很低、高溫穩定性很好、耐熱震性很好、強度很高、導熱系數很高、膨脹系數較低、電阻率很大、耐腐蝕、可透微波或透紅外線等優點，且天然橡膠具有較高的彈性，因此本發明的密封墊片具有較好的彈性和可塑性，本發明的密封墊片在外圍包覆有碳纖維包芯紗層，因此具有較強的耐酸、耐堿、耐腐蝕、耐磨損的特性，并且密封墊片進過硫化處理，使其不易老化，經久耐用。
【專利說明】
一種碳纖維包芯紗包覆密封墊片及其制備方法
技術領域
[0001]本發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。【背景技術】
[0002]現有技術中，申請號為CN200910094494.3名稱為《一種密封墊片用抄取板材的制備方法》的中國發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，密封材料領域。該發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，其抗拉強度、壓縮回彈性能、耐介質性能及密封性能等與抄取石棉密封墊片相當， 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，纖維的時磨性和耐腐蝕性不高，柔韌性不強，因此生產出來的密封墊片不耐磨損，使用壽命不長，所以，該發明有待于進一步改進。
[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方形、圓形的條狀物填充在密封腔體內， 從而實現密封。填料密封最早是以棉麻等纖維塞在泄漏通道內來阻止液流泄漏，主要用作提水機械的軸封。由于填料來源廣泛，加工容易，價格低廉，密封可靠，操作簡單，所以沿用至今。如今盤根被廣泛用于離心栗、壓縮機、真空栗、攪拌機和船舶螺旋槳的轉軸密封、活塞栗、往復式壓縮機、制冷機的往復運動軸封，以及各種閥門閥桿的旋動密封等。
[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，從而實現密封。
[0005]在軟填料密封材料中，石棉以其優異的綜合性能和良好的可紡性，而具有較長的使用歷史，但由于石棉又是一種危及人體健康和生態環境的產品，因而在世界范圍內被禁用。
[0006]因而，人們開發出了以石墨、各種纖維為主要材料，根據不同的要求，采用碳纖維、 銅絲、304、316L、茵苛鎳合金絲等材料加強。
[0007]但是碳纖維質地輕、表面光滑，容易散絲，可紡性能較差。
[0008]隨著技術水平的發展，人們對與軟填料密封材料的要求進一步提高，對耐酸堿腐蝕性、耐高溫性能、耐疲勞性能、結構的穩定性和密封性要求進一步提高。為此需要開發輕而強、輕而剛、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、結構尺寸穩定性好的填料密封編織基材。
【發明內容】

[0009]本發明所要解決的問題是，針對上述現有技術中的缺點，提出創新方案，尤其是一種能夠提高密封材料耐酸、耐堿、耐腐蝕的性能，且具有較強的抗磨損性能的一種結構簡單、價格低廉、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纖維層和包覆在密封墊片外側的碳纖維包芯紗層;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心層和皮層組成;所述內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。
[0011]進一步，根據上述設計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。
[0012]進一步，根據上述設計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]進一步，根據上述設計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有包邊。
[0014]進一步，根據上述設計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放入高速攪拌機中攪拌7-12分鐘，高速攪拌機的攪拌速率為3000-3500轉/min，制得混合物料備用；(2)碳纖維包芯紗層:將硅烷偶聯劑和抗靜電劑按照1:1的比例配比制備復合成型劑， 將玻璃纖維束放入復合成型劑浸潤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;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纖維層；(4)壓片:將碳纖維包芯紗層鋪設在壓片機的模具底層，在其上鋪設2-6毫米厚混合物料，然后在其上鋪設增強纖維層，接著在增強纖維層上鋪設2-6毫米厚混合物料，最后在混合物料上鋪設碳纖維包芯紗層;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中，在180-220攝氏度的溫度條件下進行硫化，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中，沖壓成所需密封墊片，即得成品。
[0015]進一步，根據上述設計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)中攪拌時間為10分鐘，攪拌速率為3300轉/min。
[0016]進一步，根據上述設計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。
[0017]進一步，根據上述設計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，壓片時間為300秒。
[0018]進一步，根據上述設計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，硫化時間為30分鐘。
[0019]本發明的技術效果如下:本發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纖維層和包覆在密封墊片外側的碳纖維包芯紗層。 本發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，因此具有摩擦系數很低、高溫穩定性很好、耐熱震性很好、強度很高、導熱系數很高、膨脹系數較低、電阻率很大、耐腐蝕、可透微波或透紅外線等優點，且天然橡膠具有較高的彈性，因此本發明的密封墊片具有較好的彈性和可塑性，本發明的密封墊片在外圍包覆有碳纖維包芯紗層，因此具有較強的耐酸、耐堿、耐腐蝕、耐磨損的特性，并且密封墊片進過硫化處理，使其不易老化，經久耐用。【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0021]實施例: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放入高速攪拌機中攪拌7-12分鐘，高速攪拌機的攪拌速率為3000-3500轉/min，制得混合物料備用；(2)碳纖維包芯紗層:將硅烷偶聯劑和抗靜電劑按照1:1的比例配比制備復合成型劑， 將玻璃纖維束放入復合成型劑浸潤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;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纖維層；(4)壓片:將碳纖維包芯紗層鋪設在壓片機的模具底層，在其上鋪設2-6毫米厚混合物料，然后在其上鋪設增強纖維層，接著在增強纖維層上鋪設2-6毫米厚混合物料，最后在混合物料上鋪設碳纖維包芯紗層;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中，在180-220攝氏度的溫度條件下進行硫化，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中，沖壓成所需密封墊片，即得成品。
【主權項】
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 墊料層之間的增強纖維層和包覆在密封墊片外側的碳纖維包芯紗層;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心層和皮層組成;所述內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。2.根據權利要求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。3.根據權利要求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.根據權利要求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有包邊。5.根據權利要求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放入高速攪拌機中攪拌7-12分鐘，高速攪拌機的 攪拌速率為3000-3500轉/min，制得混合物料備用；(2)碳纖維包芯紗層:將硅烷偶聯劑和抗靜電劑按照1:1的比例配比制備復合成型劑， 將玻璃纖維束放入復合成型劑浸潤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;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纖維層；(4)壓片:將碳纖維包芯紗層鋪設在壓片機的模具底層，在其上鋪設2-6毫米厚混合物 料，然后在其上鋪設增強纖維層，接著在增強纖維層上鋪設2-6毫米厚混合物料，最后在混 合物料上鋪設碳纖維包芯紗層;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中，在180-220攝氏度的溫度條件 下進行硫化，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中，沖壓成所 需密封墊片，即得成品。6.根據權利要求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)中攪拌時間為10分鐘，攪拌速率為3300轉/min。7.根據權利要求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。8.根據權利要求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，壓片時間為300秒。9.根據權利要求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，硫化時間為30分鐘。
【文檔編號】C08K3/30GK105972211SQ201610483593
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】錢華, 錢忠標, 史玉慶, 余淑莉, 錢家蓉, 史睿陽
【申請人】東臺市華陽玻纖有限責任公司