CN101538381B - 纤维增强石墨橡胶板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维增强石墨橡胶板，强度高、压缩变形小，而且可以耐高温、耐高压和耐化学腐蚀。所述纤维增强石墨橡胶板由以下原料按重量比制得：主体材料100份，柔性石墨粉80-150份，纤维10-25份，硫化剂2-3份，促进剂1-2份，活性剂7-10份，填充剂100-180份。本发明通过优化原料和配比，提高纤维增强石墨橡胶板的强度、抗撕裂性能，减小其在高温下压缩永久变形，其中硬度为95±5度，扯断强度为6～12MPa，扯断伸长率为150％～250％，撕裂强度为30N/mm以上，高温压缩永久变形小于10％；本发明所述纤维增强石墨橡胶板耐高温、高压、化学腐蚀，在300℃的高温下可长期使用，其性能下降不超过30％。

Description

纤维增强石墨橡胶板

技术领域

本发明涉及一种纤维增强石墨橡胶板，特别是用作密封件的纤维增强石墨橡胶板。

背景技术

通常在管道、容器和法兰接头处采用石棉垫片来密封，而石棉垫片耐温性能和耐压性能虽然较好，但它是以石棉作为主体材料、少量橡胶作粘接剂来完成的。石棉在欧美等发达国家已明令禁止使用，我国在这方面也已日益重视。加之石棉垫片没有一定的拉伸强度和撕裂强度，在使用时易脆或掉裂。经长时间的高温、高压使用后，会与工件发生粘连，更换时清理困难，且碎屑较多，易掉入管道和容器内，给使用单位带来很严重的影响。因此，开发出一种既耐高温、耐高压、耐化学腐蚀又不与管道、法兰或容器接头工件粘连的橡胶板材已是一个新的课题。

CN200610053266.8公开了一种纤维增强石墨橡胶板，将柔性石墨与橡胶复合，并加入纤维增强，制备成可以替代石棉垫片的石墨橡胶板，使用范围和耐温范围扩大。由于石墨的主要成分为碳原子，所以其自身特性就决定了它是一种耐温、耐压、耐磨和滑润的材料，将它与橡胶和耐温纤维一起合成制作的橡胶板材在实际使用中其优势已十分明显，不但提高了橡胶的耐温能力，又能使用户在更换管道、法兰和容器密封垫片时变得轻而易举，不会发生像石棉板一样的粘连和掉屑而影响用户的产品质量。该产品在管道、法兰和容器等接头处起密封作用，常常在高温、高压、油和化学腐蚀等介质和环境下使用，因此对产品的自身性能要求很高，特别是硬度、压缩变形和撕裂强度的要求也越来越高。但CN200610053266.8公开的纤维增强石墨橡胶板存在如下问题：制作工序繁杂，需对石墨片进行1300℃的高温处理后，再冷却压实粉碎，这一过程既增强操作着的劳动强度，又对石墨粉的细度不能控制；再者该专利产品也是广泛应用于容器密封和法兰、管道接头上，但它只能耐一定的高温和高压，未能解决耐化学腐蚀问题，如酸或碱以及油等介质对胶板垫片的影响。

发明内容

本发明提供一种纤维增强石墨橡胶板，强度高、压缩变形小，而且可以耐高温、耐高压和耐化学腐蚀。

所述纤维增强石墨橡胶板，由以下原料按重量比制得：

主体材料    100份

柔性石墨粉  80-150份

纤维        10-25份

硫化剂      2-3份

促进剂    1-2份

活性剂    7-10份

填充剂    100-180份

所述主体材料为在产品中起胶粘作用的橡胶或橡胶与塑料的并用体，其种类的选择可以由本领域普通技术人员根据现有技术予以确定，如比较常用的有丁腈橡胶。作为优选方案，所述主体材料为70～90份的丁腈橡胶和30～10份的聚氯乙烯树脂。其中聚氯乙烯树脂优选为高分子量聚氯乙烯。丁腈橡胶耐温性较好、耐油及耐化学腐蚀性能优异；选用高分子量的聚氯乙烯来并用可以提高产品硬度，降低压缩变形。

所述柔性石墨粉细度优选大于300目。添加大量的柔性石墨粉可以提高橡胶板材的耐高温性和柔滑性能，而石墨粉颗粒较细，可以有效提高产品的柔滑性能，从而可以提高产品的密封性能。

所述纤维种类可以由本领域普通技术人员根据产品的性能要求经简单实验予以确定，优选的方案是所述纤维包括6-15份的玻璃纤维和4-10份的芳纶纤维，可以进一步提高产品的耐高温性能和强度。

所述硫化剂、活性剂、促进剂、填充剂可以是本领域公知的各种橡胶加工助剂，用量为本领域的公知常识。

制备方法包括如下步骤：

a.主体材料塑炼；

b.将纤维和填充剂制成预分散体。

c.在主体材料中分别加入活性剂、柔性石墨粉、纤维、填充剂、促进剂，进行混炼；

d.加入硫化剂；

e.压延出片；

f.硫化。

作为优选方案，步骤b中，纤维和填充剂先经混合均匀制得预分散体后再加入主体材料中。

本发明通过优化原料和配比，提高纤维增强石墨橡胶板的强度、抗撕裂性能，减小其在高温下压缩永久变形，其中硬度为95±5度，扯断强度为6～12MPa，扯断伸长率为150％～250％，撕裂强度为30N/mm以上，高温压缩永久变形小于10％；本发明所述纤维增强石墨橡胶板耐高温、高压、化学腐蚀，在300℃的高温下可长期使用，其性能下降不超过30％。本发明所述纤维增强石墨橡胶板用作密封件时完全可以替代石棉垫片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。但不能以此来限定本发明的权利所在，依本发明所申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖内容。

实施例1-9

原料配比如表1所示。制备过程如下：首先将丁腈胶在开放式炼胶机上进行低温薄通塑炼，辊温控制在50℃±5℃，第一段塑炼辊距1～2mm，过辊次数为25次；停放8小时后进行第二段塑炼，辊距1～2mm，过辊次数为20次，称量并停放待用，停放时间不能少于8小时，不多于72小时，否则视为无效。将玻璃纤维和芳纶纤维与石粉在容器内搅拌均匀，制成预分散体待用；将塑炼后的丁腈胶和聚氯乙烯树脂投放到密炼机中进行塑炼和并炼，温度控制在130℃±5℃，塑炼时间为5～6min，然后分别加入活性剂、预分散体、柔性石墨粉、促进剂，进行混炼，混炼温度控制在130℃以下，时间不低于15min。混炼结束后卸料在开放式炼胶机上加硫磺，加硫时辊温应控制在100℃以下，以免发生焦烧。然后卸片冷却、停放；在此期间进行物理机械性能的快检，检查各项指标是否合格。压延出片时将已停放并检验合格后的半成品胶料，先进行粗炼和热炼，再按产品的厚度、长度和宽度进行成张出片，最后进入硫化机，在145℃～151℃的温度、10～15MPa的工作压力下硫化15～20分钟的时间后，进行修边、检验、包装入库，即可制成纤维增强石墨橡胶板。

表1

对照实施例

原料配比如表2所示，制备过程如下：先将天然橡胶在开放式炼胶机上进行破胶，破胶时辊距控制在3～4mm，辊温为40～50℃。调整辊距为1～2mm，将已破好的天然橡胶投放在开放式炼胶机上进行薄通塑炼，辊温控制在50℃±5℃，过辊次数为25次；然后冷却停放，停放时间不能少于8小时，不多于72小时，否则视为无效。将塑炼停放后的天然橡胶和胎面再生胶投入到密闭式炼胶机中进行并炼，并炼时间为3-4分钟，然后依次加入活性剂、促进剂、补强填充剂等进行混炼，混炼温度控制在125～135℃，时间不低于10min。混炼结束后卸料在开放式炼胶机上加硫化剂，加硫化剂时辊温应控制在100℃以下，以免发生焦烧。然后卸片冷却、停放；在此期间进行物理机械性能的快检，检查各项指标是否合格。压延出片时将已停放并检验合格后的半成品胶料，先进行粗炼和热炼，再按产品的厚度、长度和宽度进行成张出片。最后进入平板式硫化机，在135～142℃的温度、10～15MPa的工作压力下硫化3～5分钟的时间后，进行修边、检验、包装入库，即可制成普通橡胶板材。

表2

实施例1-9所得橡胶板材与对照实施例所得普通橡胶板材的物理机械性能对比如表3、表4所示，其中浸油试验在汽油和苯按3∶1的质量比混合而成的混合溶剂中进行。

表3

表4

注：*按GB/T 1690-92《硫化橡胶耐液体试验方法》进行检测。

Claims (8)

1.一种纤维增强石墨橡胶板，其特征在于由以下原料按重量比制得：

主体材料100份

柔性石墨粉80-150份

纤维10-25份

硫化剂2-3份

促进剂1-2份

活性剂7-10份

填充剂100-180份

所述柔性石墨粉细度大于300目，所述纤维包括6-15份的玻璃纤维和4-10份的芳纶纤维，所述主体材料为70～90份的丁腈橡胶和30～10份的聚氯乙烯树脂。

2.如权利要求1所述的纤维增强石墨橡胶板，其特征在于聚氯乙烯树脂为高分子量聚氯乙烯。

3.如权利要求1或2所述的纤维增强石墨橡胶板，其特征在于制备方法包括如下步骤：

a.主体材料塑炼；

b.将纤维和填充剂制成预分散体；

c.在主体材料中分别加入活性剂、柔性石墨粉、纤维、填充剂、促进剂，进行混炼；

d.加入硫化剂；

e.压延出片；

f.硫化。

4.如权利要求3所述的纤维增强石墨橡胶板，其特征在于步骤b中，纤维和填充剂先经混合均匀制得预分散体后再加入主体材料中。

5.如权利要求1或2所述的纤维增强石墨橡胶板，其特征在于所述硫化剂为硫磺。

6.如权利要求1或2所述的纤维增强石墨橡胶板，其特征在于所述活性剂为氧化锌和硬脂酸。

7.如权利要求1或2所述的纤维增强石墨橡胶板，其特征在于所述促进剂为二硫化二苯并噻唑、2一硫醇基并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆。

8.如权利要求1或2所述的纤维增强石墨橡胶板，其特征在于所述填充剂为石粉。