一种无石棉密封垫片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及密封技术领域，具体涉及到一种无石棉密封垫片及其制备方法。其制备原料，以重量份计，包括热塑性橡胶15～20、芳香族聚酰胺5～12、填料20～60、功能助剂1～5、硫化剂0.5～5；所述功能助剂为石墨烯。本发明专利技术的无石棉密封垫片原料环保，没有使用含苯类等有害溶剂，对环境没有污染。此外，本发明专利技术的无石棉密封垫片具有优异的密封性能的力学性能，能够广泛应用于石油化工、钢铁冶炼、钻井平台、油气开采、造船、造纸、电力、制药、通用机械等领域的密封中。

A non asbestos sealing gasket and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种无石棉密封垫片及其制备方法
本专利技术涉及密封
，具体涉及到一种无石棉密封垫片及其制备方法。
技术介绍
多年来，石棉密封材料曾经是垫片材料的典型选择，因为石棉纤维具有极好的抗载荷能力，具有极好的耐化学腐蚀性、抗压性和耐高温性，且表面积大、吸附性能好等优点。但自从石棉被发现有致癌的危害，全球都在推动禁止使用石棉的环保行动，由无石棉纤维替代石棉纤维制备无石棉垫片复合材料是密封领域的必然趋势。无石棉垫片复合材料经过几十年的发展，取得了一定的进步。但由于以无石棉纤维代替时往往达不到石棉纤维所具备的广泛性能，无石棉垫片复合材料在设计时要考虑的要素比传统的石棉垫片要复杂得多。因为制备过程复杂，很多工艺流程和工艺参数不确定，目前无石棉垫片经常出现生产质量不稳定，聚合物内部存在较大的应力松弛，从而导致无石棉密封垫片密封性能不好，力学性能随着时间的推移减弱的问题。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种无石棉密封垫片，其制备原料，以重量份计，包括热塑性橡胶15～20、芳香族聚酰胺5～12、填料20～60、功能助剂1～5、硫化剂0.5～5；所述功能助剂为石墨烯。作为一种优选的技术方案，所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。作为一种优选的技术方案，所述氨基化改性石墨烯的氮含量为5～12wt％。作为一种优选的技术方案，所述氨基化改性石墨烯为四亚乙基五胺修饰的石墨烯。作为一种优选的技术方案，所述芳香族聚酰胺为对苯二甲酰对苯二胺纤维。作为一种优选的技术方案，所述热塑性橡胶包括丁腈橡胶和羧基化丁腈橡胶。作为一种优选的技术方案，所述羧基化丁腈橡胶的含量至少占热塑性橡胶的30wt％。作为一种优选的技术方案，所述羧基化丁腈橡胶的含量至少占热塑性橡胶的30～55wt％。本专利技术的第二个方面提供了如上所述无石棉密封垫片的制备方法，包括如下步骤：(1)按照重量份配比，将热塑性橡胶、芳香族聚酰胺、填料和功能助剂混合，并且高速离心旋转密炼；(2)在经过密炼后的原料中加入硫化剂并于开炼机中滚压成片状材料；(3)将所述片状材料置于平板硫化机模具内加热到180～200℃，并在8～20MPa压力下，固化3～5分钟后出料，后处理，得到所述无石棉密封垫片。本专利技术的第三个方面提供了如上所述无石棉密封垫片在密封
中的应用。本专利技术的无石棉密封垫片原料环保，没有使用含苯类等有害溶剂，对环境没有污染。此外，本专利技术的无石棉密封垫片具有优异的密封性能的力学性能，能够广泛应用于石油化工、钢铁冶炼、钻井平台、油气开采、造船、造纸、电力、制药、通用机械等领域的密封中。具体实施方式参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本专利技术的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。此外，本专利技术要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。本专利技术提供了一种无石棉密封垫片，其制备原料，以重量份计，包括热塑性橡胶15～20、芳香族聚酰胺5～12、填料20～60、功能助剂1～5、硫化剂0.5～5；所述功能助剂为石墨烯。本专利技术中所述热塑性橡胶简称TPE，又称热塑性弹性体，是一类在常温下显示橡胶弹性、受热时呈可塑性的高分子材料。本专利技术中对所述热塑性橡胶的种类和成分不做特殊限定，包括但不限于丁腈橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。在一些实施方式中，所述热塑性橡胶包括丁腈橡胶和羧基化丁腈橡胶。本专利技术中所述丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。本专利技术中所述羧基化丁腈橡胶是由丁二烯、丙烯腈和有机酸(丙烯酸、甲基丙烯酸等)三元共聚而成。由于羧基化的引入,活化了丁腈橡胶分子，增强了丁腈橡胶的极性，提高了丁腈橡胶的耐油性，更为明显的是赋于丁腈橡胶在高温工况下，能保持较好的机械性能。此外，由于羧基化丁腈橡胶的引入，使得无石棉密封垫片制备原料之间能够更好的相互分散和融合，避免原料之间的团聚的同时，还能将与改性石墨烯等功能助剂之间形成较强的氢键作用力，使密封垫片微观结构更加致密，密封效果和机械性能进一步得到显著的提高。进一步地，所述羧基化丁腈橡胶的含量至少占热塑性橡胶的30wt％。进一步地，所述羧基化丁腈橡胶的含量至少占热塑性橡胶的30～55wt％。进一步地，所述羧基化丁腈橡胶的含量至少占热塑性橡胶的45wt％。本专利技术中的羧基化丁腈橡胶可以从市面上购买得到，例如兰州石化的羧基液体丁腈橡胶SKD等。本专利技术中的石墨烯(graphene)石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键，并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp2键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米，键与键之间的夹角为120度。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似)，因而具有优良的导电和光学性能。本专利技术中的石墨烯可以从市面上购买得到，例如江苏先丰纳米材料科技有限公司的100019。在一些实施方式中，所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。进一步地，所述氨基化改性石墨烯的氮含量为5～12wt％。进一步地，所述氨基化改性石墨烯为四亚乙基五胺修饰的石墨烯。本专利技术中所述芳香族聚酰胺是芳香族的二元胺和芳香族的二元酸/二元酰氯等经过缩聚反应制备得到的，分子链上含有苯环基团和酰胺键的线性聚合物。由于其高度的线性结构和高含量苯环刚性结构，使得芳香族聚酰胺具有优异的机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无石棉密封垫片，其特征在于，其制备原料，以重量份计，包括热塑性橡胶15～20、芳香族聚酰胺5～12、填料20～60、功能助剂1～5、硫化剂0.5～5；所述功能助剂为石墨烯。/n

【技术特征摘要】
1.一种无石棉密封垫片，其特征在于，其制备原料，以重量份计，包括热塑性橡胶15～20、芳香族聚酰胺5～12、填料20～60、功能助剂1～5、硫化剂0.5～5；所述功能助剂为石墨烯。


2.如权利要求1所述的无石棉密封垫片，其特征在于，所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。


3.如权利要求2所述的无石棉密封垫片，其特征在于，所述氨基化改性石墨烯的氮含量为5～12wt％。


4.如权利要求2或3所述的无石棉密封垫片，其特征在于，所述氨基化改性石墨烯为四亚乙基五胺修饰的石墨烯。


5.如权利要求1～4任意一项所述的无石棉密封垫片，其特征在于，所述芳香族聚酰胺为对苯二甲酰对苯二胺纤维。


6.如权利要求1～5任意一项所述的无石棉密封垫片，其特征在于，所述热塑性橡胶包括丁腈橡胶和羧基化丁腈橡胶。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭少华，金秋吉，
申请(专利权)人：上海西尔福斯特密封件有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31