适合于生产往复式压缩机的气缸用阀瓣的材料，其包含热塑性基体，所述热塑性基体由填充有玻璃纤维和/或碳纤维的聚醚醚酮(PEEK)或聚醚酰亚胺(PEI)或其混合物组成，其特征在于，以重量百分比计，包含对4-30％的纳米颗粒总量而言的至少一种如下无机纳米颗粒或其混合物：4-30％的硅灰石、4-30％的金属氧化物、4-30％的碳纳米纤维、4-30％的海泡石、4-30％的二氧化硅和氧化铝的混合物、4-30％的氟云母。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】适于生产往复式压缩机气缸用阀瓣的材料以及由此获得的阀门作为本专利技术的目的，本专利技术包括安装在往复式压缩机的气缸上的阀门。更特别地，本专利技术涉及用于生产所述阀门的材料。在现有技术中，安装在往复式压缩机的气缸上的阀门通常为由阀体(称为阀座)形成的自动阀门，所述阀体由其中形成有多个可为同心或非同心的流动通道的板构成。所述通道的开启和闭合借助一个或多个元件(称为阀瓣)实施。所述阀瓣的形状可变且通常确定了阀门。例如，在盘形阀中，阀瓣由呈盘状的单一元件构成；而在环形阀中，由一个或多个同心环构成；在提升阀中，由菌状(poppet)元件构成。随着塑料的出现，历年来这些阀瓣的形状已得以发展，从而更好地响应降低能耗的要求。在二十世纪七十年代，具有适于改善压缩流体的流体动力学的凸起外形的塑料阀瓣已遍布市场(参见美国专利第3，536，094号)。此外，一直以来，由于塑料的引入，达到了不可由钢铁解决方案获得的可靠性和安全性的益处。为了充分理解往复式压缩机的阀瓣所经受的问题，只需考虑它们必须支撑的循环次数即可。如果我们考虑以1000转/分钟(rpm)运行的压缩机，则阀瓣每秒钟闭合16.6次，且它们必须开启同样多的次数。如果我们考虑市场所需的最低8000小时(一年运转)的保证，就能得出至少4亿8千万次开启循环的最低值和相同的闭合次数。此外，必须考虑往复式压缩机的旋转阈值一直在稳定地增加，尽管在二十世纪七十年代设定为约600rpm，然而目前已超过lOOOrpm，在特定应用场合达到1800rpm，且在一些情况下甚至为3000rpm。如果我们加上市场所需的连续运转至少三年的新预期，我们就会意识到所述元件必须应对的关键程度。最后，我们不应忘记所述阀门承受的条件，例如高压(高达500巴，在一些情况下超过500巴)，高温(它们通常必须能确保耐受高达200°C )，由轻质气体(H2等)和重质气体(CO2、C2H6等)、腐蚀性气体(H 2S、HCl等)和惰性气体(Ar、He等)所造成的环境。尽管对阀门进行了持续的技术改进，然而阀门仍继续保持往复式压缩机最关键元件之一的地位。最新的统计将往复式压缩机的不定期停工主要归因于阀门故障，且其故障的大部分可关联到阀瓣的过早失效。在用于生产阀瓣的热塑性基体中，主要有如下:聚酰胺PA66、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺PEI等。普遍使用的所有基体通常具有玻璃纤维或碳纤维的增强体。然而无定形热塑性基体如PES和PEI的特征在于高可变形性和韧性，半结晶基体(PEEK、PPS)的特征在于更好的抗龟裂性、耐溶剂性，但耐久性较差。在现有技术中，为了尝试提高阀瓣的可靠性，还提出了解决方案，其中设想使用弹性体(参见例如专利申请W003/006826)，然而其一方面确保较好的初始密封，另一方面对冲击显著更敏感，由此过早丧失初始益处。在现有技术中，一直试图提高阀瓣的可靠性，已开发了由在PEEK树脂、环氧树脂、酚醛树脂等中浸渍的碳纤维层制成的阀瓣并获得专利(参见例如EP1221554)。这些阀瓣具有高的机械特性，但需要非常复杂的生产工艺以确保阀门的紧密性。公知的是，阀门的质量和效率与其阀瓣的紧密程度(一种与机械和热特性紧密相关的特性)有关。仅仅是为了确保纤维增强阀瓣的阀门的紧密性，还提供了未填充的塑料或热塑性材料，该解决方案不能确保所要求的时间方面的可靠性。尤其是，如此形成的阀瓣具有与两种热和机械特性完全不同的材料(外部弹性体，内部热塑性材料)的连接有关的主要问题。在破碎的PEEK阀瓣上进行的分析表明，断裂机理似乎是塑性引发和随后脆性扩展的结合。由W02009/061989A2和W02007/146390A2已知包含至少一种热塑性聚酰胺和粒度小于50nm的海泡石颗粒的纳米复合材料组合物。本专利技术的目的是一种阀瓣，其特征在于，由填充有玻璃纤维或碳纤维且添加有一种或多种无机纳米复合材料的聚醚醚酮(PEEK)或聚醚酰亚胺(PEI)组成的热塑性基体，其能显著提高断裂应变，同时保持相同的断裂值。发现可以以非常令人惊讶的方式克服已知技术的缺点，从由填充有玻璃纤维或碳纤维的PEEK或PEI组成的热塑性基体出发，通过向后者中添加一种或多种无机纳米复合材料(所述术语是指多相固体材料，其中所述相之一具有一个、两个或三个小于100纳米(nm)的维度)而获得具有机械强度和优异耐久性的特性的阀瓣。因此，本专利技术的目的是用于生产往复式压缩机气缸用阀瓣的材料，其包含由填充有玻璃纤维和/或碳纤维且包含4-30%—种或多种无机纳米颗粒的PEEK或PEI组成的热塑性基体。本专利技术的另一目的是用于往复式压缩机的气缸的阀门，其阀瓣由热塑性基体的组合物生产，所述热塑性基体由填充有玻璃纤维(GF)和/或碳纤维(CF)且由4-30%的一种或多种无机纳米颗粒增强的PEEK或PEI组成。作为热塑性基体，已证明下述化合物是合适的:聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚四氟乙烯(PTFE) ο通过实验已突出了一些纳米填料，例如硅灰石、金属氧化物、纳米碳纤维(CNF)、海泡石，氧化铝和二氧化硅的混合物和氟云母在填充有碳纤维和/或玻璃纤维的PEEK的半结晶基体上的特别有利的贡献。这些纳米颗粒(其最佳含量为约10% )的添加意味着阀瓣的断裂应变显著提高，同时保持相同的断裂值。下文报告了基础配方PEEK+30% CF和添加有合适纳米填料的新配方在200°C温度下的对比结果。实施例1在具有达到400°C最高值的温度分布的挤出机或注射成型机中引入60%重量份的PEEK+30%重量份的CF填料+10%重量份的硅灰石纳米填料。将如此获得的混合物注射至温度为175_205°C的模具中。所得产物具有如下特性:杨氏模量:比基础配方高6 %拉伸断裂载荷:基本上不变 断裂应变:比基础配方高50 %实施例2使用与实施例1相同的设备，在挤出机或注射成型机中引入60%重量份PEEK+30%重量份CF填料+10%重量份氟云母纳米填料。将如此获得的混合物注射至保持在175-205°C温度下的模具中。所得产物具有如下特性:杨氏模量:基本上不变拉伸断裂载荷:基本上不变断裂应变:比基础配方高60 %添加这些纳米填料导致断裂应变的增大，同时保持相同的断裂应力值并提供了模量方面的轻微改进。添加这些纳米填料总是导致杨氏模量的增大。通常在保持纤维的百分比不变和保持相同的引入纳米颗粒百分比而降低聚合物基体的百分比下发生纳米填料的正面作用。尽管上文实施例中优选使用了 PEEK聚合物基体，然而应理解的是本专利技术不限于该基体类型，其也可包括聚醚酰亚胺(PEI)基体等。【主权项】1.适合于生产往复式压缩机的气缸用阀瓣的材料，其包含热塑性基体，所述热塑性基体由填充有玻璃纤维和/或碳纤维的聚醚醚酮(PEEK)或聚醚酰亚胺(PEI)或其混合物组成，其特征在于，以重量百分比计，包含至少一种如下无机纳米颗粒或其混合物:4-30%的硅灰石、4-30%的金属氧化物、4-30%的碳纳米纤维、4-30%的海泡石、4-30%的二氧化硅和氧化铝的混合物、4-30%的氟云母，使得纳米颗粒总量为5-30%。2.根据权利要求1的材料，其中所述基体优选选自半结晶热塑性基体，例如PEEK。3.根据权利要求1的材料，其中所述金属氧化物选自Ba、Ca、M本文档来自技高网...
【技术保护点】
适合于生产往复式压缩机的气缸用阀瓣的材料，其包含热塑性基体，所述热塑性基体由填充有玻璃纤维和/或碳纤维的聚醚醚酮(PEEK)或聚醚酰亚胺(PEI)或其混合物组成，其特征在于，以重量百分比计，包含至少一种如下无机纳米颗粒或其混合物：4‑30％的硅灰石、4‑30％的金属氧化物、4‑30％的碳纳米纤维、4‑30％的海泡石、4‑30％的二氧化硅和氧化铝的混合物、4‑30％的氟云母，使得纳米颗粒总量为5‑30％。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·拉吉，M·施弗内，L·托雷，A·佛罗尼诺，J·M·肯尼，A·特伦西，
申请(专利权)人：工学博士马里奥·科扎尼有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
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