一种亲水柔性石墨复合密封材料制备方法技术

本发明专利技术涉及一种亲水柔性石墨复合密封材料制备方法。本发明专利技术首先配制聚乙烯醇溶液，柔性石墨与聚乙烯醇溶液混合均匀，然后，加入脲醛树脂作为交联剂。之后烘干，再分散于水中制成亲水柔性石墨溶液。再将植物纤维、芳纶纤维、矿物纤维混合疏解，加入亲水柔性石墨溶液、硅藻土和碳酸钙混合均匀；配上硫酸铝、丁苯胶乳、硫磺分散体、CPAM和膨润土充分搅拌并分散均匀，最后经抄造、压榨、干燥、硫化，制得亲水柔性石墨复合密封材料。本发明专利技术通过在柔性石墨表面包覆聚乙烯醇引入大量羟基，增加了其亲水性，然后，加入脲醛树脂交联剂，增强其与其他原料的结合能力，最终制备出质地均匀的密封材料，提高了密封材料的压缩回弹性能，增强了产品的密封性。

Preparation of a Hydrophilic Flexible Graphite Composite Sealing Material

The invention relates to a preparation method of hydrophilic flexible graphite composite sealing material. The invention first prepares the polyvinyl alcohol solution, mixes the flexible graphite and the polyvinyl alcohol solution evenly, and then adds the urea formaldehyde resin as the crosslinking agent. After drying, it is dispersed in water to form a hydrophilic flexible graphite solution. Then plant fibers, aramid fibers and mineral fibers were mixed and dispersed, and hydrophilic flexible graphite solution, diatomite and calcium carbonate were added to mix evenly. Aluminum sulfate, styrene-butadiene latex, sulfur dispersion, CPAM and bentonite were fully stirred and dispersed evenly. Finally, hydrophilic flexible graphite composite sealing materials were prepared by copying, pressing, drying and sulfurizing. By introducing a large amount of hydroxyl groups on the surface of flexible graphite to increase its hydrophilicity, and then adding urea-formaldehyde resin crosslinking agent to enhance its binding ability with other raw materials, evenly the sealing material with uniform texture is prepared, which improves the compressive resilience of the sealing material and enhances the sealing property of the product.

【技术实现步骤摘要】
一种亲水柔性石墨复合密封材料制备方法
本专利技术属于橡胶工业与造纸工业的交叉领域，涉及一种亲水柔性石墨复合密封材料制备方法。
技术介绍
橡胶密封材料主要以橡胶为基本原料，配合其他材料制造而成，主要用于防止液体、流体从机械部位或仪表部件泄露。还防止部件的内界、外界的交流，如泥沙、尘土、空气等进入密封机构内部，起到完全阻遏的作用。石棉纤维在橡胶密封材料中具有优良的性能，原本是制备橡胶密封材料主要纤维原料，但是由于它致癌对人体造成伤害，所以近年来已禁止使用。柔性石墨（也叫膨胀石墨）拥有疏松多孔的结构特征，故其具备了质地柔软、良好的压缩回弹性、耐辐射、抗氧化性等性能。我国石墨资源丰富，柔性石墨的研制发展较为迅速，在取代石棉方面有巨大的潜力。目前柔性石墨复合密封板材具有耐高温、耐腐蚀、压缩回弹性好、不渗透性等优点，已广泛应用于各种静密封和动密封中。虽然柔性石墨复合密封板材具有优良的性能，但是在胶乳抄造法中柔性石墨并不能完全发挥它的优良性能，导致密封材料性能不佳。由于石墨表面的矿化度很高，它既不是亲油性物质，也不是亲水性物质。柔性石墨由天然石墨经插层高温膨胀得来，故继承了石墨的不亲水性，而且还拥有本身疏松多孔的低密度性。所以柔性石墨加入到胶乳抄取法中因疏水、低密度的特征从而一直漂浮在水中，无法和混合纤维、填料及其它助剂结合。密封材料抄取成型后，柔性石墨分布不均匀，一面拥有大量柔性石墨，另一面几乎不存在柔性石墨，从而导致密封材料的性能达不到要求。在实际应用中柔性石墨密封材料的密封性能不合格，需要增加密封材料的均匀度。
技术实现思路
针对目前柔性石墨疏水、密度低、无法和混合纤维、填料及其它助剂结合、密封材料加工成型后柔性石墨分布不均匀的问题。本专利技术提出了一种亲水柔性石墨添加到密封材料的制备方法，改善柔性石墨的亲水性，提高柔性石墨复合密封材料均匀度，增强密封材料的密封性能。本专利技术解决技术问题所采取的技术方案为：一种亲水柔性石墨复合密封材料制备方法，具体：首先，在烧杯中配制2%-5%浓度的聚乙烯醇溶液，温度保持在30℃-50℃。将柔性石墨与聚乙烯醇按质量比为1:0.5-2.5混合均匀，然后，加入相对于聚乙烯醇质量为5%-20%的脲醛树脂，搅拌5-30min。放在50℃-105℃烘箱中烘干，制得亲水性柔性石墨。将亲水柔性石墨分散于15℃-40℃水中，搅拌5-15min，制得浓度为3%-10%的亲水柔性石墨溶液，备用。然后，取植物纤维的质量占相对于总绝干量百分比的6%-14%，加入芳纶纤维的质量占比5%-12%，加入矿物纤维的质量占比2%-6%，然后混合疏解，疏解时间为5-15min。加入总绝干质量20%-60%的亲水柔性石墨溶液作为填料，再加入占总绝干质量5%-15%硅藻土、占总绝干质量10%-40%碳酸钙，将填料搅拌均匀。之后加入相对于总绝干量3%-15%的硫酸铝和相对于总绝干量10%-20%的丁苯胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀。加入相对于总绝干量0.5%-2%的硫磺分散体，总绝干纤维的质量百分比0.05%-0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解1-3min；加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.1%-0.5%的膨润土，搅拌使其混合均匀。最后，在纸机上抄造成型，再压榨、干燥，在硫化温度为130℃-150℃，硫化压力为8MPa-12MPa下硫化，得到500-2000g/m2定量的亲水柔性石墨复合密封材料。本专利技术的有益效果：本专利技术针对柔性石墨在水中难分散，难与其他原料结合的问题，通过对柔性石墨亲水改性，易于在水中分散。而且制备方法简便，不改变柔性石墨本身的微观结构，保留其良好性能。所制备出的亲水柔性石墨复合密封材料质地均匀，具有高拉伸强度，高的压缩回弹性能，良好的密封性能。具体实施方式本专利技术方法的原理：聚乙烯醇是一种高分子化合物，它具有高密度，强亲水性的特性。而柔性石墨本身具有低密度，强疏水性质。使聚乙烯醇包覆在柔性石墨表面从而增强柔性石墨的密度和亲水性，聚乙烯醇表面具有大量的氢键所以能与水互溶，同时纤维表面也有大量的氢键，所以也能与纤维结合，使柔性石墨均匀吸附在纤维等材料表面。然后，加入脲醛树脂作为交联剂，提高了柔性石墨与聚乙烯醇的结合强度。从而所制备的亲水柔性石墨复合密封材料质地均匀，柔性石墨的优良性质保留，添加到密封材料中能很好地提高压缩回弹性能。本专利技术技术方案：制备亲水柔性石墨：在烧杯中配制2%-5%浓度的聚乙烯醇溶液，温度保持在30℃-50℃。将柔性石墨与聚乙烯醇按质量比为1:0.5-2.5混合均匀，然后，加入相对于聚乙烯醇质量为5%-20%的脲醛树脂，搅拌5-30min。之后放在50℃-105℃烘箱中烘干，制得亲水性柔性石墨。将亲水柔性石墨分散于15℃-40℃水中，搅拌5-15min，制得浓度为3%-10%的亲水柔性石墨溶液。疏解纤维：取植物纤维（可为针叶木纤维、阔叶木纤维或两种纤维混合）的质量，占相对于总绝干量百分比的6%-14%、加入芳纶纤维的质量占比5%-12%（相对于总绝干质量）、加入矿物纤维（可为玻璃纤维、海泡石纤维、碳纤维）的质量占比2%-6%（相对于总绝干质量），然后混合疏解，疏解时间为5-15min。混合原料：加入总绝干质量20%-60%的亲水柔性石墨溶液作为填料，接着再加入占总绝干质量5%-15%硅藻土、占总绝干质量10%-40%碳酸钙，将填料搅拌均匀。之后加入相对于总绝干量3%-15%的硫酸铝和相对于总绝干量10%-20%的丁苯胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀。加入相对于总绝干量0.5%-2%的硫磺分散体，总绝干纤维的质量百分比0.05%-0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解1-3min；加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.1%-0.5%的膨润土，搅拌使其混合均匀。最后成型：在纸机上抄造成型，再压榨、干燥，在硫化温度为130℃-150℃，硫化压力为8MPa-12MPa下硫化，得到500-2000g/m2定量的亲水柔性石墨复合密封材料。实施例1第一步：在烧杯中配制5%浓度的聚乙烯醇溶液，温度保持在30℃。将柔性石墨与聚乙烯醇按质量比为1:1混合均匀，然后，加入相对于聚乙烯醇质量为5%的脲醛树脂，搅拌10min。放在60℃烘箱中烘干，制得亲水性柔性石墨。将亲水柔性石墨分散于40℃水中，搅拌10min，制得浓度为5%的亲水柔性石墨溶液。第二步：取针叶木纤维的质量，占相对于总绝干量百分比的7%、加入芳纶纤维的质量占比8%、加入碳纤维的质量占比5%，然后混合疏解，疏解时间为5min。第三步：加入总绝干质量30%的亲水柔性石墨溶液作为填料，接着再加入占总绝干质量5%硅藻土、占总绝干质量35%碳酸钙，将填料搅拌均匀。之后加入相对于总绝干量4%的硫酸铝和相对于总绝干量13%的丁苯胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀。加入相对于总绝干量0.9%的硫磺分散体，总绝干纤维的质量百分比0.12%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解3min；加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.5%的膨润土，搅拌使其混合均匀。最后在纸机上抄造成型，再压榨、干燥，在硫化温度为130℃，硫化压力为12MPa下硫化，得到500g/m2定量的亲水柔性石墨复合密封材料。实施例2第一步：在烧杯中配制2%浓度的聚乙烯醇溶液，温度保持在50℃。将柔性石墨与聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亲水柔性石墨复合密封材料制备方法，其特征在于：在烧杯中配制2%‑5%浓度的聚乙烯醇溶液，温度保持在30℃‑50℃；将柔性石墨与聚乙烯醇按质量比为1:0.5‑2.5混合均匀，然后，加入相对于聚乙烯醇质量为5%‑20%的脲醛树脂，搅拌5‑30min；放在50℃‑105℃烘箱中烘干，制得亲水性柔性石墨；将亲水柔性石墨分散于15℃‑40℃水中，搅拌5‑15min，制得浓度为3%‑10%的亲水柔性石墨溶液，备用；取植物纤维的质量占相对于总绝干量百分比的6%‑14%，加入总绝干质量5%‑12%的芳纶纤维、加入总绝干质量2%‑6%的矿物纤维，然后混合疏解，疏解时间为5‑15min；加入总绝干质量20%‑60%的亲水柔性石墨溶液作为填料，接着再加入占总绝干质量5%‑15%硅藻土、占总绝干质量10%‑40%碳酸钙，将填料搅拌均匀；之后加入相对于总绝干量3%‑15%的硫酸铝和相对于总绝干量10%‑20%的丁苯胶乳，搅拌使纤维、填料、胶乳分散均匀；加入相对于总绝干量0.5%‑2%的硫磺分散体，总绝干纤维的质量百分比0.05%‑0.2%的阳离子聚丙烯酰胺，疏解1‑3min；加入相对于总绝干纤维的质量百分比0.1%‑0.5%的膨润土，搅拌使其混合均匀；在纸机上抄造成型，再压榨、干燥，在硫化温度为130℃‑150℃，硫化压力为8MPa‑12MPa下硫化，得到500‑2000g/m...

【技术特征摘要】
1.一种亲水柔性石墨复合密封材料制备方法，其特征在于：在烧杯中配制2%-5%浓度的聚乙烯醇溶液，温度保持在30℃-50℃；将柔性石墨与聚乙烯醇按质量比为1:0.5-2.5混合均匀，然后，加入相对于聚乙烯醇质量为5%-20%的脲醛树脂，搅拌5-30min；放在50℃-105℃烘箱中烘干，制得亲水性柔性石墨；将亲水柔性石墨分散于15℃-40℃水中，搅拌5-15min，制得浓度为3%-10%的亲水柔性石墨溶液，备用；取植物纤维的质量占相对于总绝干量百分比的6%-14%，加入总绝干质量5%-12%的芳纶纤维、加入总绝干质量2%-6%的矿物纤维，然后混合疏解，疏解时间为5-15min；加入总绝干质量20%-60%的亲水柔性石墨溶液作为填料，接着再加入占总绝干质量5%-15%硅藻土、占总绝干质量10%-40%碳酸钙，将填料搅拌均匀；之后加入相对于总...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏新兴，黄善聪，马海珠，潘娇静，曹煜成，郭爱莲，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33