CN106122472A - 一种改性碳纤维密封基材 - Google Patents

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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings

Abstract

本发明公开了一种改性碳纤维密封基材包括内心层和皮层，所述内心层由玻璃纤维、芳纶纤维、腈纶纤维按照2:1:1混纺制成的合股纱和金属丝组成；所述皮层为改性碳纤维。本发明的改性碳纤维密封基材能够有效的提高碳纤维的粘接强度，在使用本发明的改性碳纤维密封基材生产密封垫片等密封产品时，可获得耐磨损、耐腐蚀，且密封性能更强的密封产品。

Description

一种改性碳纤维密封基材
技术领域
本发明涉及一种碳纤维密封基材，尤其是涉及一种改性碳纤维密封基材。
背景技术
软填料密封是在轴与壳体之间充填编织的软填料密封件，又称做盘根，通常由较柔软的线状物编织而成，通常截面积是正方形或长方形、圆形的条状物填充在密封腔体内,从而实现密封。填料密封最早是以棉麻等纤维塞在泄漏通道内来阻止液流泄漏，主要用作提水机械的轴封。由于填料来源广泛，加工容易，价格低廉，密封可靠，操作简单，所以沿用至今。如今盘根被广泛用于离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封、活塞泵、往复式压缩机、制冷机的往复运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。
密封填料，通常由较柔软的线状物编织而成，通过截面积是正方形的条状物填充在密封腔体内,从而实现密封。
在软填料密封材料中，石棉以其优异的综合性能和良好的可纺性，而具有较长的使用历史，但由于石棉又是一种危及人体健康和生态环境的产品，因而在世界范围内被禁用。
因而，人们开发出了以石墨、各种纤维为主要材料，根据不同的要求，采用碳纤维、铜丝、304、316L、茵苛镍合金丝等材料加强。
但是碳纤维质地轻、表面光滑，容易散丝，可纺性能较差。
随着技术水平的发展，人们对与软填料密封材料的要求进一步提高，对耐酸碱腐蚀性、耐高温性能、耐疲劳性能、结构的稳定性和密封性要求进一步提高。为此需要开发轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好的填料密封编织基材。
并且含碳纤维的密封材料其在复合材料中的粘接强度较低，容易损坏，造成各种事故。
发明内容
本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，尤其是一种能够有效提高密封基材在生产密封产品过程中的结合率，提高密封产品的耐磨损、耐腐蚀性能的一种改性碳纤维密封基材。
为解决上述问题，本发明采用的方案如下：一种改性碳纤维密封基材，其特征在于，包括内心层和皮层；
内心层包括玻璃纤维、芳纶纤维、腈纶纤维按照2:1:1混纺制成的合股纱和金属丝；所述玻璃纤维放入酸性蚀刻液中浸润2-7分钟，进行表面处理；所述金属丝直径为0.1-0.3毫米；所述金属丝按照S50~S100的捻向捻度均匀地缠绕在合股纱的外侧；
皮层为改性碳纤维；所述改性碳纤维由碳纤维浸入有机溶剂中7-15分钟，然后干燥除去溶剂，使得碳纤维表层覆上一层有机涂层，再进行气相氧化制得；
改性碳纤维按照S60~S80的捻向捻度均匀地缠绕在金属丝和合股纱的外侧。
进一步，根据上述设计方案所述改性碳纤维密封基材，所述金属丝的直径为0.1毫米。
进一步，根据上述设计方案所述改性碳纤维密封基材，所述酸性蚀刻液为浓度为15%的KClO3和浓度为40%的H2SO4的混合液。
进一步，根据上述设计方案所述改性碳纤维密封基材，所述有机涂层为酚醛树脂或PVA或中间相沥青或脂肪烃或芳烃。
进一步，根据上述设计方案所述改性碳纤维密封基材，所述玻璃纤维放入酸性蚀刻液中浸润的时间为7分钟。
进一步，根据上述设计方案所述改性碳纤维密封基材，所述碳纤维浸入有机溶剂中的时间为15分钟。
本发明的技术效果如下：本发明的改性碳纤维密封基材包括内心层和皮层，所述内心层由玻璃纤维、芳纶纤维、腈纶纤维按照2:1:1混纺制成的合股纱和金属丝组成；所述皮层为改性碳纤维。本发明的改性碳纤维密封基材能够有效的提高碳纤维的粘接强度，在使用本发明的改性碳纤维密封基材生产密封垫片等密封产品时，可获得耐磨损、耐腐蚀，且密封性能更强的密封产品。
本发明的玻璃纤维用酸性蚀刻液进行了表面处理，使得玻璃纤维表面的碱金属的氧化物如Al2O3、MgO、Na2O等反应生成可溶的碱金属盐，在玻璃纤维表面形成大量的Si-OH键，待玻璃纤维与基体进行复合时，一些高聚物的链段进入到空穴中，起到类似锚固作用，增加了玻璃纤维与聚合物截面之间的结合力，同时在增加玻璃纤维表面反应性硅烷醇的数量。
本发明的碳纤维首先浸泡于有机溶剂中，使之覆上一层有机涂层，再干燥除去溶剂，在100-1000摄氏度下，气相氧化10-600秒制备成高拉伸强度碳纤维，涂层材料可选酚醛树脂、PVA、中间相沥青、脂肪烃、芳烃等。经过气相氧化处理后，碳纤维表面的极性官能团如-OH含量增加，复合材料中的碳纤维的粘接强度能显著提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：一种改性碳纤维密封基材，包括内心层和皮层；
内心层包括玻璃纤维、芳纶纤维、腈纶纤维按照2:1:1混纺制成的合股纱和金属丝；所述玻璃纤维放入酸性蚀刻液中浸润7分钟，进行表面处理；所述金属丝直径为0.1毫米；所述金属丝按照S100的捻向捻度均匀地缠绕在合股纱的外侧；所述酸性蚀刻液为浓度为15%的KClO3和浓度为40%的H2SO4的混合液；
皮层为改性碳纤维；所述改性碳纤维由碳纤维浸入有机溶剂中15分钟，然后干燥除去溶剂，使得碳纤维表层覆上一层有机涂层，再进行气相氧化制得；所述有机涂层为酚醛树脂或PVA或中间相沥青或脂肪烃或芳烃；
所述改性碳纤维按照S80的捻向捻度均匀地缠绕在金属丝和合股纱的外侧。
实施例2：一种改性碳纤维密封基材，包括内心层和皮层；
内心层包括玻璃纤维、芳纶纤维、腈纶纤维按照2:1:1混纺制成的合股纱和金属丝；所述玻璃纤维放入酸性蚀刻液中浸润5分钟，进行表面处理；所述金属丝直径为0.3毫米；所述金属丝按照S80的捻向捻度均匀地缠绕在合股纱的外侧；
皮层为改性碳纤维；所述改性碳纤维由碳纤维浸入有机溶剂中7分钟，然后干燥除去溶剂，使得碳纤维表层覆上一层有机涂层，再进行气相氧化制得；
改性碳纤维按照S60的捻向捻度均匀地缠绕在金属丝和合股纱的外侧。

Claims (6)

1.一种改性碳纤维密封基材，其特征在于，包括内心层和皮层；
内心层包括玻璃纤维、芳纶纤维、腈纶纤维按照2:1:1混纺制成的合股纱和金属丝；所述玻璃纤维放入酸性蚀刻液中浸润2-7分钟，进行表面处理；所述金属丝直径为0.1-0.3毫米；所述金属丝按照S50~S100的捻向捻度均匀地缠绕在合股纱的外侧；
皮层为改性碳纤维；所述改性碳纤维由碳纤维浸入有机溶剂中7-15分钟，然后干燥除去溶剂，使得碳纤维表层覆上一层有机涂层，再进行气相氧化制得；
改性碳纤维按照S60~S80的捻向捻度均匀地缠绕在金属丝和合股纱的外侧。
2.根据权利要求1所述改性碳纤维密封基材，其特征在于，所述金属丝的直径为0.1毫米。
3.根据权利要求1所述改性碳纤维密封基材，其特征在于，所述酸性蚀刻液为浓度为15%的KClO3和浓度为40%的H2SO4的混合液。
4.根据权利要求1所述改性碳纤维密封基材，其特征在于，所述有机涂层为酚醛树脂或PVA或中间相沥青或脂肪烃或芳烃。
5.根据权利要求1所述改性碳纤维密封基材，其特征在于，所述玻璃纤维放入酸性蚀刻液中浸润的时间为7分钟。
6.根据权利要求1所述改性碳纤维密封基材，其特征在于，所述碳纤维浸入有机溶剂中的时间为15分钟。
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