高壓縮回彈性非石棉纖維密封抄取板的工藝研究.pdf

1、橡膠具備彈性好、壽命長、耐腐蝕等作密封件所必不可少的特性，是最理想的密封材料之一。濕法抄造法（即造紙法，其產(chǎn)品稱為密封抄取板）由于生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品性能好等優(yōu)點(diǎn)，已成為全世界最流行的密封材料生產(chǎn)工藝。我國的密封材料在技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量以及在尋找石棉纖維的替代品等方面都與發(fā)達(dá)國家有較大差距?；貜椔适怯绊懨芊獠牧厦芊庑阅艿淖钪匾笜?biāo)之一，我國目前密封抄取板的回彈率一般為30～45％，而進(jìn)口產(chǎn)品的平均回彈率在50％以上。本課題的研究目標(biāo)是通過濕法抄

2、造法制備出高回彈率的非石棉纖維密封抄取板。
　　腈綸纖維是一種彈性纖維，其與芳綸纖維配合使用對密封抄取板的性能影響很大。兩種漿粕纖維的形態(tài)分析結(jié)果顯示:芳綸纖維光滑細(xì)長，長寬比大，與芳綸纖維相比，腈綸纖維表面分絲帚化明顯，細(xì)小纖維含量大，長寬比小，有更小的彎曲指數(shù)和扭結(jié)指數(shù)。說明芳綸纖維更適合作為密封材料的骨架，腈綸漿粕更有利于密封材料的增強(qiáng)。通過改變漿粕的添加比例并檢測所得密封紙板的性能，發(fā)現(xiàn)芳綸漿粕和腈綸漿粕的添加量分別為4％

3、和8％時(shí)密封材料的性能最好，此時(shí)，密封抄取板的回彈率為27.24％，抗張指數(shù)為9.67N·m·g-1，壓縮率為25.45％，蠕變松弛率為36％，450℃和600℃時(shí)的燒失率分別為24.57％和30.52％。
　　對硫磺分散體進(jìn)行工藝改進(jìn)，結(jié)果顯示增大研磨時(shí)間有助于改善硫磺分散體的性能。隨著研磨時(shí)間的增加，硫磺分散體的粒徑逐漸減小、Zeta電位的絕對值增大、表面電荷量先增加后略有下降。非石棉纖維密封紙板的抗張強(qiáng)度、回彈率和壓縮率先增

4、大后減小，蠕變松弛率先減小后增大。綜合來看研磨時(shí)間在50min時(shí)的硫磺分散體性能最好，其粒徑為153.70nm(半徑)，Zeta電位為-36.4mV，表面電荷為-0.145meq·g-1。將優(yōu)化后分散體與優(yōu)化前分散體進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩種硫磺分散體的最佳用量都為1.5％，在最佳用量下使用優(yōu)化前硫磺分散體的密封抄取板的抗張指數(shù)、壓縮率、回彈率和蠕變松弛率分別為10.22N·m·g-1、22.07％、25.90％和34.30％，使用優(yōu)化后硫磺分

5、散體的密封抄取板的抗張指數(shù)、壓縮率、回彈率和蠕變松弛率分別為11.79N· m·g。1、23.51％、31.38％和32.10％。優(yōu)化后的硫磺分散體使用性能更好。
　　利用預(yù)硫化膠乳的特性，將膠乳進(jìn)行預(yù)硫化后再與其他配料混合抄造得到了一種新型密封材料——預(yù)硫化膠乳密封抄取板。硫磺用量0.15％，時(shí)間3h，溫度70℃是最佳的預(yù)硫化工藝。此條件下預(yù)硫化膠乳密封抄取板的抗張指數(shù)和回彈率分別為14.14N·m·g-1和35.29％，壓縮率

6、和蠕變松弛率最小，分別為18.28％和25.60％。預(yù)硫化膠乳密封抄取板所需的最佳硫用量僅為傳統(tǒng)膠乳密封抄取板最佳硫用量的1/10，在改善密封紙板的性能的同時(shí)，防止了硫磺的流失。通過紅外光譜分析，發(fā)現(xiàn)預(yù)硫化膠乳密封抄取板中產(chǎn)生了大量鍵能更大的單硫交聯(lián)鍵，所以性能更好。
　　加壓后硫化是使預(yù)硫化膠乳中的交聯(lián)鍵在密封抄取板中發(fā)生重排的關(guān)鍵步驟。通過響應(yīng)面優(yōu)化得到的最優(yōu)加壓后硫化條件為:時(shí)間41.70min，溫度132.52℃，壓力11

7、.18MPa。此時(shí)的預(yù)測值為41.72％。3次平行驗(yàn)證的平均值為42.10％，與預(yù)測值相差不大。由于三個(gè)因素的顯著性依次為壓力＞時(shí)間＞溫度，對加壓后硫化壓力對密封抄取板的性能影響進(jìn)行了單因素試驗(yàn)。隨著硫化壓力的增大，預(yù)硫化膠乳密封紙板的緊度、抗張指數(shù)和回彈率增大，壓縮率減小，蠕變松弛率先減小后增大。根據(jù)性能變化和課題要求進(jìn)行綜合考量，選擇出最佳加壓后硫化工藝為時(shí)間41.70min，溫度132℃，壓力15MPa。此時(shí)預(yù)硫化膠乳密封紙板的緊