[發明專利]一種氧化石墨烯增強的無石棉復合密封墊片制備方法

在審

• 申請號: 201810068021.5
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108394114A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 李遇賢;劉美紅;趙世民;王娟;孫軍鋒
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B29D99/00
• 分類號: B29D99/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種氧化石墨烯增強的無石棉復合密封墊片制備方法，屬于墊片密封領域。本發明采用以下步驟制備：第一步：纖維疏解，第二步：懸浮漿液制備，第三步：抄取，第四步：后期處理。本發明利用氧化石墨烯具有親水性和活性的特點，可大大改善墊片材料的均勻分散和組織的緊密結合，從微觀作用的角度可增強無石棉復合墊片的品質；嚴格控制制備過程中的工藝流程和工藝參數，使不確定因素減少，能大大提高墊片質量的穩定性；能有效改善無石棉復合墊片的密封性能和力學強度，進一步縮小和石棉墊片之間的差距，有利于促進摩擦密封領域綠色環保的無石棉化；操作簡單，制備的無石棉密封墊片力學強度和密封性能得到改善。

技術領域

本發明涉及一種氧化石墨烯增強的無石棉復合密封墊片制備方法，屬于墊片密封領域。

背景技術

多年來，石棉密封材料曾經是墊片材料的典型選擇，因為石棉纖維具有極好的抗載荷能力，具有極好的耐化學腐蝕性、抗壓性和耐高溫性，且表面積大、吸附性能好等優點。但自從石棉被發現有致癌的危害，全球都在推動禁止使用石棉的環保行動，由無石棉纖維替代石棉纖維制備無石棉墊片復合材料是密封領域的必然趨勢。無石棉墊片復合材料經過幾十年的發展，取得了一定的進步。但由于以無石棉纖維代替時往往達不到石棉纖維所具備的廣泛性能，無石棉墊片復合材料在設計時要考慮的要素比傳統的石棉墊片要復雜得多。因為制備過程復雜，很多工藝流程和工藝參數不確定，目前無石棉墊片經常出現生產質量不穩定，內部分散不均勻，組織結合不好，從而導致密封性能不好和力學強度較低等問題。從工藝和制備方法上開發出綜合性能更好的無石棉密封材料，逐漸縮小和石棉墊片之間的差距，仍然是一個主攻方向。

無石棉復合密封墊片材料目前最為環保和經濟的生產方法是膠乳抄取法，又稱為濕法成型（造紙法），這種工藝是在水相中成型，各組分材料形成多相組織，各相之間發生復雜的物理化學作用。墊片材料的宏觀性能取決于這種微觀復雜的作用。因此，如何促使多相組織在水相中均勻分散和形成良好的界面結合、嚴格控制制備過程中的工藝流程和工藝參數是獲得穩定的高品質的無石棉復合墊片材料的關鍵。

本發明在無石棉墊片復合材料的濕法工藝中通過加入新型材料氧化石墨烯，并確定制備過程中的一些具體工藝參數，充分利用氧化石墨烯具有優異的熱學和機械性能的特點，尤其是利用其攜帶大量的羥基、環氧基、羰基、羧基等官能團而具有親水性的特點，促使整個混合液具備良好的分散性和反應活性，有效提高無石棉墊片材料的微觀結合，從而增強無石棉墊片的密封性能和力學強度。

發明內容

本發明的目的是提供一種通過加入少量氧化石墨烯，確定制備過程中的一些具體工藝參數，促進均勻分散和良好結合的無石棉復合密封墊片制備方法，以克服無石棉復合墊片生產質量不穩定、內部組織分散不均勻和結合不好等缺點。

本發明按以下技術方案實現：一種氧化石墨烯增強的無石棉復合密封墊片制備方法，采用以下步驟制備：

第一步：纖維疏解，即對無石棉纖維在疏解機里加水和分散劑通過擠壓、撞擊、摩擦和揉搓等作用，使多根纖維黏結在一塊的纖維束在水中分散成單根纖維，選用的無石棉纖維為礦物棉纖維、QY棉纖維、芳綸纖維、紙漿纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維中的2種或2種以上，纖維疏解轉數為20000~35000轉；

第二步：懸浮漿液制備，將疏解好的纖維倒入水力碎漿機，加入填料和低含量的氧化石墨烯，氧化石墨烯與填料的質量比為0.001~0.01:1，進行第一次混合制漿，然后再加入硫酸鋁溶液，進行第二次混合制漿，第二次混合制漿結束后對漿液進行酸堿度調控，采用氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種調節酸堿度，pH控制在6~8，再進一步加入膠乳和配合劑、化學助劑，配合劑為硫化劑、抗老化劑、消泡劑和絮凝劑等，硫化劑包括硫、硫化促進劑和氧化鋅，其中硫化劑的配比為硫：硫化促進劑：氧化鋅=1:2:2，進行第三次混合制漿，制得抄取前的懸浮漿液，所述懸浮漿液制備過程中漿液配制溫度在25℃~35℃, 混合攪拌制漿轉速為180~250r/min；