[发明专利]一种阳离子微粒高性能密封材料

说明书

技术领域

 本发明涉及一种阳离子微粒高性能密封材料。

背景技术

随着我国经济的蓬勃发展，我国的汽车工业、船舶工业，以及与摩托车、和其他通用机械有关的内燃机工业，近十年一直以两位数字的年增长率突飞猛进地在发展。密封垫片是这些工业不可或缺的重量部件，当然近年来也相继有着长足的发展。在密封材料的领域里，世界各地生产的密封衬板一直都以石棉为主要原料，但由于石棉会危害人体健康，对生态环境会造成污染，西方国家的密封材料工业从七十年代就开始研发和生产不含石棉的密封材料。到八十年代许多西方国家政府发布严禁使用石棉的法令时，西方国家的密封材料行业基本上以能生产无石棉的密封材料。随着我国经济的发展和社会对环保的要求，国内的密封行业了解到国内或国外取缔使用含石棉的密封材料已是旦夕间的事情。只是我国一直以来都在使用石棉密封材料，对无石棉密封材料的研究与开发是2000年代才开始的。由于起步比较慢，目前我国生产的无石棉密封材料只能限于低中档次的产品，密封优越而应用耐久的高档产品几乎完全是外国公司垄断的局面。由于客户的要求，也由于市场竞争的趋向，如何研发和生产出密封性能优越且物理性能又符合耐久应用要求的无石棉密封材料乃成为我国密封行业的当务之急。

无石棉密封软垫片的密封机理：

无石棉密封软垫片的定义是指材料的成分包括一种或多种完全不含石棉的纤维，一种或多种填充料，以及一种或多种有机或无机的粘接剂。垫片是一种用于机械、设备、管道等等接头部位的密封备件。其主要作用是防止接头内的流体介质（气体或液体）向外泄漏或渗漏。在装备有密封垫片的接头中，介质向外泄漏的途径有：A、通过垫片材料的主体结构向外渗漏；B、通过垫片表面与接头表面[又称法兰面（flange）]的界面向外泄漏。

密封系统的主要部件一般包括法兰面、垫片和螺栓。法兰面通常都有一定的粗糙度，当垫片放置于接头的两个法兰面间，必需通过拧紧螺栓使法兰面能扣紧垫片，让法兰面与垫片表面达到完好的相容整合，方能避免介质从界面的间隙向外泄漏。与此同时，垫片的本体结构必须均匀紧密，以减少或完全避免介质从结构存在的空间或空隙往外渗漏。

当然，垫片材料还必须具有一定的材质性能才能在应用过程中不受工况条件的影响而长久性地维持密封系统的良好密封。这些材质性能简单介绍如下：A、抗温性能：密封系统的应用环境可能会碰到不同的温度，垫片材料必须在应用的温度条件下，不受影响而具有保持密封的功能。B、结构紧密：垫片材料的成分组合必须均匀紧密，尽量避免结构存在孔隙空间，让介质从结构孔隙向外渗漏。C、压缩/回弹性能：当拧紧螺栓使法兰面扣紧垫片时，垫片表面必须有相当的压缩性能才能与法兰面相容整合完把界面密封。同时，密封系统在应用时，法兰面或其他部件有时会因温度变化发生冷缩热涨而变形（如弓起），垫片须能在该种情况时适当回弹使垫片与法兰面维持完好的密封状态。D、抗压，抗撕裂性能：当密封系统的螺栓拧紧时，会通过法兰面对垫片增加压力，垫片材料须有承受和抵抗此压力的能力。同时，密封系统在应用过程中，各部件常常会有振动或位移（如冷缩热涨）的动态现象，这些现象常会对垫片产生剪切作用力，垫片材料的结构须有紧固的接合能力以抵抗这些撕裂作用力。E、抗蠕变性能：蠕变现象是许多材料的专有特性，其定义是；在一定的温度和时间下，对一材料施加一定的作用力（拉力或压力），该材料的内部成分（或分子）结构会因感应该作用力而向减轻该作用力的方向慢慢流动（蠕变）。材料的蠕变性能受温度，时间，和作用力（压力）等外在环境直接影响，材料内部结构的紧固性更能直接影响材料的抗蠕变性能。密封材料的抗蠕变性能与垫片应用的耐久性关系密切，蠕变大的密封垫片在应用初期可能是密封性能良好，经过一段时间后如果垫片因为蠕变而变薄，垫片与法兰面的相容整合（界面密封）受到破坏，垫片的密封作用便被破坏了。F、抗老化性能：密封材料的老化（氧化）会使材料变硬变脆，直接影响垫片应用的耐久性。G、强度：严格来说，密封材料的强度与材料的密封性能并没有直接的关系，但强度时材料结构紧密的表征，所以与材料的抗压和抗蠕变都有间接的关系。H、抗化学物性能：垫片密封的介质，包括不同的气体和液体，与这些化学品接触的垫片材料必须具不受这些化学品的侵蚀破坏的能力。

如前所说，优良的密封材料必须具有均匀紧密的材料结构才能达到应用需要的物理性能和密封要求。

发明内容