[发明专利]一种泄漏自检测橡胶密封件、制备方法及泄漏检测方法

说明书

本发明公开一种泄漏自检测橡胶密封件、制备方法及泄漏检测方法，泄漏自检测橡胶密封件包括基体密封件，为条形；柔性传感元件，柔性传感元件沿所述基体密封件纵向嵌入在基体密封件上，柔性传感元件具有应变电阻效应；电极，沿基体密封件纵向以等间隔设置在柔性传感元件上，每个电极上都连接有导线，柔性传感元件两端的导线用于通过恒压电源和电流表串联连接，相邻电极之间用于连接电压表。由于应变电阻效应，泄漏源处密封件发生变形，传感元件电阻改变，电路电流和电压发生变化，通过标定，得到电流相对变化和电压相对变化与橡胶密封件泄漏量和泄漏位置之间的对应关系。本发明可实现密封件在服役状态下密封泄漏的实时自检测。

技术领域

本发明涉及一种泄漏自检测橡胶密封件、制备方法及泄漏检测方法，属于新型智能密封件设计领域。

背景技术

硅橡胶因其优异的综合性能广泛应用于各类密封件中，其服役条件往往十分恶劣，涉及到高压、高温、极寒、辐射等多种工况，确保橡胶密封件在这些工况下具有可靠的密封性能对于密封装置乃至整体设备的安全性和环境适应性十分关键，因此，对服役密封件密封性能开展实时检测，准确及时地发现泄漏源，确定泄漏量具有非常重要的意义。

目前，密封件泄漏表征主要是通过对密封舱内的气体流量和压力进行检测，这种方法虽然可以判断是否发生泄漏并获得总体的气体泄漏量，但是无法同时准确地定位确定泄漏源。其他泄漏测试方法，如红外热成像方法，也往往依赖于被测气体的具体理化性质，如化学亲和性或较高的温度。为了同时确定泄漏量和泄漏位置，对于密封件的受力变形状况进行全场检测的方法具有更高的可行性。但是，由于密封件使用场景多样，其形状结构往往不规则，并且在服役时处于大变形状态，常规的金属应变片难以满足测试需要，又由于密封件接触界面具有不可达性，密封结构也往往处于无法直接观察的区域，因此，基于光学的测试方法也难以应用于密封领域。

发明内容

针对以上难点，本发明提出一种泄漏自检测橡胶密封件、制备方法及泄漏检测方法，制备了具有高应变灵敏度的泄漏自检测橡胶密封件，并设计相应的检测方法，达到同步检测气体泄漏量和定位泄漏源的目的。

所述的泄漏自检测橡胶密封件包括基体密封件和柔性传感元件，其中，基体密封件材料选用缩合型室温硫化硅橡胶C-285，交联剂(硫化剂)为正硅酸乙酯。选用室温硫化硅橡胶的主要原因是：这一材料在常温和适当压力条件即可硫化，并且存在一定的硫化前窗口期，即在加入硫化剂后，一定时间内不会硫化，这段时间可以用于嵌入传感元件，便于将硫化工艺与嵌入工艺结合起来。

硫化前窗口时间与添加的硫化剂比例有关，硫化剂比例越高，硫化速度越快，但硫化剂过少时，材料难以硫化充分，孔隙率高。综合考虑两方面因素，选择硫化剂的添加比例(百分比)为1％，硫化窗口期为10-15min左右，并可保证硫化后低孔隙率。密封件截面形状为心形，可以为一直段，也可以为整圈。

所述的柔性传感元件基体也采用缩合型室温硫化硅橡胶，以保证传感元件与被测试件良好的结合性，交联剂采用正硅酸乙酯，溶剂采用正己烷。所述的柔性传感元件制备方法如下：

1)在烧杯中称取适量室温硫化硅橡胶，加少量正己烷稀释溶解；

2)按照所需质量分数在另一烧杯中称量一定石墨烯，加入适量正己烷，超声振荡1-2小时，使石墨烯充分分散；

3)将石墨烯悬浮液与橡胶溶液混合，超声振荡2-3小时，振荡过程中搅拌，促使导电填料分散均匀；

4)将混合好的石墨烯橡胶乳液置于80℃-100℃真空烘箱中干燥12-14小时至质量不再改变；

5)加入一定比例的硫化剂，搅拌至混合均匀，置于真空箱，抽真空约10-15min；

6)最后，将抽真空后的石墨烯橡胶填入预先涂有脱模剂的平板模具，用砝码加压，12-14小时后开模。

所述的泄漏自检测橡胶密封件的具体制备流程如下：