CN107642609A - 一种自增强柔性密封垫片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自增强柔性密封垫片，包括柔性石墨层以及具有橡胶覆层的环状金属环管，柔性石墨层的底部填充复合纤维，有助于缓冲柔性石墨层受到的挤压，在金属环管靠近内侧的位置上凸起粘结倒锥状凸起，管道里的压力凸起可进入金属环管的内腔，并且，转移的过程由于凸起的内径逐渐缩小，压力迅速变大，可迅速利用介质压力实现密封垫片的自增强作用，稳定其密封比压，增强该柔性密封垫片的适应能力。

Description

一种自增强柔性密封垫片

技术领域

本发明涉及密封垫片技术领域，特别是涉及一种自增强柔性密封垫片。

背景技术

密封垫片一般用于机械、设备或者管道，属于凡是涉及流体的地方都会用到的一种密封备件。密封垫片按照材质可以分为金属密封垫片和非金属密封垫片，前者包括铜垫片、不锈钢垫片、铁垫片和铝垫片等，后者包括石棉垫片、非石棉垫片、纸垫片和橡胶垫片等。

但是，现有的密封垫片普遍承受应力的能力较差，在使用一段时间后，由于承受压力和环境温度的影响，密封垫片很容易发生老化或松弛，密封性变差甚至完全失去密封性。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种自增强柔性密封垫片，能够利用介质压力实现密封垫片的自增强作用，稳定其密封比压，增强该柔性密封垫片的适应能力。

为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：

一种自增强柔性密封垫片，它包括柔性石墨层以及具有橡胶覆层的环状金属环管，金属环管的上表面和下表面分别开设有凹槽，柔性石墨层的底部部分嵌入凹槽并与凹槽之间形成间隙，该间隙内填充复合纤维，柔性石墨层的顶部凸出于金属环管的上表面或下表面，并且，在金属环管靠近边缘的位置上粘结有轴线竖直、内部中空的倒锥状凸起，凸起的底部与金属环管的内腔连通，沿着进入金属环管内腔的方向，该凸起的内径逐渐缩小；其中，凸起的高度不得超出柔性石墨层总厚度的1/3，凸起是由纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液、二甲基硅油按照质量比10∶7∶0.6∶8混合制成的。

优选的，凸起与金属环管之间通过环氧树脂胶粘剂粘结。

优选的，复合纤维与凹槽之间，复合纤维与柔性石墨层之间，分别通过复合纤维凸出的钩状结构紧密连接。

优选的，所述金属环管的边缘和外侧分别设有限制内环和限制外环，对金属环管在径向上起到限位加强作用，并在整个密封垫片在纵向被压缩时，起到阻止密封垫片被过度压缩的作用。

优选的，柔性石墨层在金属环管的上表面或下表面凸出7～8mm。

优选的，所述金属环管的材质为不锈钢。

优选的，所述橡胶覆层的厚度为1～2mm，橡胶覆层是通过复合橡胶乳液硫化制成。

进一步优选的，所述复合橡胶乳液为氟橡胶乳液、硅橡胶乳液、天然橡胶乳液和水性聚氨酯乳液制成的混合乳液，它们的质量比为1∶2～3∶0.1～0.2∶1～2。

优选的，所述复合纤维为碳化硅纤维、陶瓷纤维、石英玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维和岩棉制成的混合纤维，它们的质量比为1～2∶2～3∶3～4∶2～3∶1～2∶10。

上述一种自增强柔性密封垫片的制作方法，包括以下步骤：

(1)用弯管成型机将金属管弯曲成环状，并将两端管口对准焊接，然后在表面涂覆形成橡胶覆层，得到具有橡胶覆层的金属环管；

(2)在金属环管靠近边缘的位置上加工倒锥状凸起；

(3)在金属环管的上表面和下表面分别加工凹槽，在凹槽的底部铺设复合纤维，然后在复合纤维的顶部按压一层柔性石墨层，使得柔性石墨层的顶部凸出于金属环管的上表面或下表面，即得。

优选的，步骤(1)中，橡胶覆层的制备方法如下：取复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、填料、防老剂和润滑剂，置于搅拌机中搅拌均匀后出料，涂覆于金属环管表面，转移至硫化机中硫化，即得。

进一步优选的，复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、非石棉纤维、填料、防老剂和润滑剂的质量比为1∶0.08～0.1∶0.08～0.1∶0.02～0.03∶2～3∶0.08～0.1∶0.08～0.1。

进一步优选的，所述交联剂为封闭型异氰酸酯，硫化剂为过氧化二异丙苯，助硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯，填料为质量比1∶1的碳化硅晶须和膨胀蛭石，防老剂为N-苯基-2-萘胺，润滑剂为聚乙烯蜡。

更进一步优选的，所述膨胀蛭石是将20～40目的蛭石经800～900℃高温焙烧5～6小时而得。

进一步优选的，硫化工艺参数为：硫化温度为130～140℃，硫化压力为5～6MPa，硫化时间为15～20分钟。

优选的，步骤(1)之后在金属环管的边缘和外侧分别安装限制内环和限制外环，模压成型。

优选的，步骤(2)的具体方法是：将纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液和二甲基硅油按照配方比真空搅拌机中充分搅拌，转移至模具中固化成型，得到倒锥状凸起，将其粘结于金属环管上，然后将凸起的底部与金属环管的内腔之间打通即可。

进一步优选的，搅拌温度为35℃，搅拌时间为2小时。

进一步优选的，通过真空灌胶机将混合物料转移至模具中，室温固化成型。

优选的，步骤(3)按压柔性石墨层后，还包括：整体加热至700～800℃，从柔性石墨层的凸出部分对其进行加压，加压比压控制在300～400kg/cm²之间，使得复合纤维凸出形成钩状结构，并通过该钩状结构分别与凹槽、柔性石墨层紧密连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明的密封垫片包括柔性石墨层以及具有橡胶覆层的环状金属环管，柔性石墨层的底部填充复合纤维，有助于缓冲柔性石墨层受到的挤压，在金属环管靠近边缘的位置上凸起粘结倒锥状凸起，管道里的压力凸起可进入金属环管的内腔，并且，转移的过程由于凸起的内径逐渐缩小，压力迅速变大，可迅速利用介质压力实现密封垫片的自增强作用，稳定其密封比压，增强该柔性密封垫片的适应能力。

2、凸起是由纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液、二甲基硅油，各组分协同配合，为柔性材料，具有与柔性石墨层相匹配的力学强度，避免对密封垫片的整体力学性能造成不良影响。

3、橡胶覆层是通过氟橡胶乳液、硅橡胶乳液、天然橡胶乳液和水性聚氨酯乳液制成的混合乳液硫化而得，通过各组分的协同配合，提高密封垫片的力学性能。

4、复合纤维是由碳化硅纤维、陶瓷纤维、石英玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维和岩棉制成的混合纤维，通过特殊的制备方法，使得复合纤维凸出形成钩状结构，并通过该钩状结构分别与凹槽、柔性石墨紧密连接。

附图说明

图1为本发明的密封垫片任一纵剖面结构示意图；

其中，1为金属环管，2为橡胶覆层，3为柔性石墨层，4为复合纤维，5为凸起，6为限制内环，7为限制外环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明涉及的氟橡胶乳液和天然橡胶乳液，购自余姚市汇鸿塑料厂；硅橡胶乳液，购自广州微谱化工分析技术有限公司；水性聚氨酯乳液，购自安徽安大华泰新材料有限公司。

实施例1

如图1所示的一种自增强柔性密封垫片，它包括柔性石墨层3以及具有橡胶覆层2的环状金属环管1，金属环管1的上表面和下表面分别开设有凹槽，柔性石墨层3的底部部分嵌入凹槽并与凹槽之间形成间隙，该间隙内填充复合纤维4，柔性石墨层3的顶部凸出于金属环管1的上表面或下表面，并且，在金属环管1靠近边缘的位置上开设倒锥状凸起5，凸起5的底部与金属环管1的内腔连通，沿着进入金属环管1内腔的方向，该凸起5的内径逐渐缩小；其中，凸起5的高度不得超出柔性石墨层3总厚度的1/3，凸起5是由纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液、二甲基硅油按照质量比10∶7∶0.6∶8混合制成的。

复合纤维4与凹槽之间，复合纤维4与柔性石墨层3之间，分别通过复合纤维4凸出的钩状结构紧密连接。

金属环管1的边缘和外侧分别设有限制内环6和限制外环7，对金属环管1在径向上起到限位加强作用，并在整个密封垫片在纵向被压缩时，起到阻止密封垫片被过度压缩的作用。

柔性石墨层3在金属环管的上表面或下表面凸出5mm。

金属环管1的材质为不锈钢。

橡胶覆层2是通过复合橡胶乳液硫化制成。

复合橡胶乳液为氟橡胶乳液、硅橡胶乳液、天然橡胶乳液和水性聚氨酯乳液制成的混合乳液，它们的质量比为1∶2∶0.1∶1。

复合纤维为碳化硅纤维、陶瓷纤维、石英玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维和岩棉制成的混合纤维，它们的质量比为1∶2∶3∶2∶1∶10。

上述一种自增强柔性密封垫片的制作方法，包括以下步骤：

(1)用弯管成型机将金属管弯曲成环状，并将两端管口对准焊接，然后在表面涂覆形成橡胶覆层2，得到具有橡胶覆层2的金属环管1；

(2)在金属环管1靠近边缘的位置上加工倒锥状凸起5；

(3)在金属环管1的上表面和下表面分别加工凹槽，在凹槽的底部铺设复合纤维4，然后在复合纤维4的顶部按压一层柔性石墨层3，使得柔性石墨层3的顶部凸出于金属环管1的上表面或下表面，即得。

步骤(1)中，橡胶覆层2的制备方法如下：取复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、填料、防老剂和润滑剂，置于搅拌机中搅拌均匀后出料，涂覆于金属环管表面，转移至硫化机中硫化，即得。

复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、非石棉纤维、填料、防老剂和润滑剂的质量比为1∶0.08∶0.08∶0.02∶2∶0.08∶0.08。

交联剂为封闭型异氰酸酯，硫化剂为过氧化二异丙苯，助硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯，填料为质量比1∶1的碳化硅晶须和膨胀蛭石，防老剂为N-苯基-2-萘胺，润滑剂为聚乙烯蜡。

膨胀蛭石是将20目的蛭石经800℃高温焙烧5小时而得。

硫化工艺参数为：硫化温度为130℃，硫化压力为5MPa，硫化时间为15分钟。

步骤(1)之后在金属环管1的边缘和外侧分别安装限制内环6和限制外环7，模压成型。

优选的，步骤(2)的具体方法是：将纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液和二甲基硅油按照配方比真空搅拌机中充分搅拌，转移至模具中固化成型，得到倒锥状凸起，将其粘结于金属环管上，然后将凸起的底部与金属环管的内腔之间打通即可。

进一步优选的，搅拌温度为35℃，搅拌时间为2小时。

进一步优选的，通过真空灌胶机将混合物料转移至模具中，室温固化成型。

步骤(3)按压柔性石墨层3后，还包括：整体加热至700℃，从柔性石墨层3的凸出部分对其进行加压，加压比压控制在300kg/cm²之间，使得复合纤维凸出形成钩状结构，并通过该钩状结构分别与凹槽、柔性石墨层3紧密连接。

实施例2

如图1所示的一种自增强柔性密封垫片，它包括柔性石墨层3以及具有橡胶覆层2的环状金属环管1，金属环管1的上表面和下表面分别开设有凹槽，柔性石墨层3的底部部分嵌入凹槽并与凹槽之间形成间隙，该间隙内填充复合纤维4，柔性石墨层3的顶部凸出于金属环管1的上表面或下表面，并且，在金属环管1靠近边缘的位置上开设竖直凸起5。

复合纤维4与凹槽之间，复合纤维4与柔性石墨层3之间，分别通过复合纤维4凸出的钩状结构紧密连接。

金属环管1的边缘和外侧分别设有限制内环6和限制外环7，对金属环管1在径向上起到限位加强作用，并在整个密封垫片在纵向被压缩时，起到阻止密封垫片被过度压缩的作用。

柔性石墨层3在金属环管的上表面或下表面凸出8mm。

金属环管1的材质为不锈钢。

橡胶覆层2是通过复合橡胶乳液硫化制成。

复合橡胶乳液为氟橡胶乳液、硅橡胶乳液、天然橡胶乳液和水性聚氨酯乳液制成的混合乳液，它们的质量比为1∶3∶0.2∶2。

复合纤维为碳化硅纤维、陶瓷纤维、石英玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维和岩棉制成的混合纤维，它们的质量比为2∶3∶4∶3∶2∶10。

上述一种自增强柔性密封垫片的制作方法，包括以下步骤：

(1)用弯管成型机将金属管弯曲成环状，并将两端管口对准焊接，然后在表面涂覆形成橡胶覆层2，得到具有橡胶覆层2的金属环管1；

(2)在金属环管1靠近边缘的位置上加工倒锥状凸起5；

(3)在金属环管1的上表面和下表面分别加工凹槽，在凹槽的底部铺设复合纤维4，然后在复合纤维4的顶部按压一层柔性石墨层3，使得柔性石墨层3的顶部凸出于金属环管1的上表面或下表面，即得。

步骤(1)中，橡胶覆层2的制备方法如下：取复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、填料、防老剂和润滑剂，置于搅拌机中搅拌均匀后出料，涂覆于金属环管表面，转移至硫化机中硫化，即得。

复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、非石棉纤维、填料、防老剂和润滑剂的质量比为1∶0.1∶0.1∶0.03∶3∶0.1∶0.1。

交联剂为封闭型异氰酸酯，硫化剂为过氧化二异丙苯，助硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯，填料为质量比1∶1的碳化硅晶须和膨胀蛭石，防老剂为N-苯基-2-萘胺，润滑剂为聚乙烯蜡。

膨胀蛭石是将40目的蛭石经900℃高温焙烧6小时而得。

硫化工艺参数为：硫化温度为140℃，硫化压力为6MPa，硫化时间为20分钟。

步骤(1)之后在金属环管1的边缘和外侧分别安装限制内环6和限制外环7，模压成型。

优选的，步骤(2)的具体方法是：将纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液和二甲基硅油按照配方比真空搅拌机中充分搅拌，转移至模具中固化成型，得到倒锥状凸起，将其粘结于金属环管上，然后将凸起的底部与金属环管的内腔之间打通即可。

进一步优选的，搅拌温度为35℃，搅拌时间为2小时。

进一步优选的，通过真空灌胶机将混合物料转移至模具中，室温固化成型。

步骤(3)按压柔性石墨层3后，还包括：整体加热至800℃，从柔性石墨层3的凸出部分对其进行加压，加压比压控制在400kg/cm²之间，使得复合纤维凸出形成钩状结构，并通过该钩状结构分别与凹槽、柔性石墨层3紧密连接。

实施例3

如图1所示的一种自增强柔性密封垫片，它包括柔性石墨层3以及具有橡胶覆层2的环状金属环管1，金属环管1的上表面和下表面分别开设有凹槽，柔性石墨层3的底部部分嵌入凹槽并与凹槽之间形成间隙，该间隙内填充复合纤维4，柔性石墨层3的顶部凸出于金属环管1的上表面或下表面，并且，在金属环管1靠近边缘的位置上开设倒锥状凸起5。

复合纤维4与凹槽之间，复合纤维4与柔性石墨层3之间，分别通过复合纤维4凸出的钩状结构紧密连接。

金属环管1的边缘和外侧分别设有限制内环6和限制外环7，对金属环管1在径向上起到限位加强作用，并在整个密封垫片在纵向被压缩时，起到阻止密封垫片被过度压缩的作用。

柔性石墨层3在金属环管的上表面或下表面凸出7mm。

金属环管1的材质为不锈钢。

橡胶覆层2是通过复合橡胶乳液硫化制成。

复合橡胶乳液为氟橡胶乳液、硅橡胶乳液、天然橡胶乳液和水性聚氨酯乳液制成的混合乳液，它们的质量比为1∶2.5∶0.2∶1.5。

复合纤维为碳化硅纤维、陶瓷纤维、石英玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维和岩棉制成的混合纤维，它们的质量比为1.5∶2.5∶3.5∶2.5∶1.5∶10。

上述一种自增强柔性密封垫片的制作方法，包括以下步骤：

(1)用弯管成型机将金属管弯曲成环状，并将两端管口对准焊接，然后在表面涂覆形成橡胶覆层2，得到具有橡胶覆层2的金属环管1；

(2)在金属环管1靠近边缘的位置上加工倒锥状凸起5；

(3)在金属环管1的上表面和下表面分别加工凹槽，在凹槽的底部铺设复合纤维4，然后在复合纤维4的顶部按压一层柔性石墨层3，使得柔性石墨层3的顶部凸出于金属环管1的上表面或下表面，即得。

步骤(1)中，橡胶覆层2的制备方法如下：取复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、填料、防老剂和润滑剂，置于搅拌机中搅拌均匀后出料，涂覆于金属环管表面，转移至硫化机中硫化，即得。

复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、非石棉纤维、填料、防老剂和润滑剂的质量比为1∶0.09∶0.09∶0.03∶2.5∶0.09∶0.09。

交联剂为封闭型异氰酸酯，硫化剂为过氧化二异丙苯，助硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯，填料为质量比1∶1的碳化硅晶须和膨胀蛭石，防老剂为N-苯基-2-萘胺，润滑剂为聚乙烯蜡。

膨胀蛭石是将30目的蛭石经850℃高温焙烧5小时而得。

硫化工艺参数为：硫化温度为135℃，硫化压力为5MPa，硫化时间为18分钟。

步骤(1)之后在金属环管1的边缘和外侧分别安装限制内环6和限制外环7，模压成型。

优选的，步骤(2)的具体方法是：将纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液和二甲基硅油按照配方比真空搅拌机中充分搅拌，转移至模具中固化成型，得到倒锥状凸起，将其粘结于金属环管上，然后将凸起的底部与金属环管的内腔之间打通即可。

进一步优选的，搅拌温度为35℃，搅拌时间为2小时。

进一步优选的，通过真空灌胶机将混合物料转移至模具中，室温固化成型。

步骤(3)按压柔性石墨层3后，还包括：整体加热至750℃，从柔性石墨层3的凸出部分对其进行加压，加压比压控制在350kg/cm²之间，使得复合纤维凸出形成钩状结构，并通过该钩状结构分别与凹槽、柔性石墨层3紧密连接。

对比例1

一种自增强柔性密封垫片，它包括柔性石墨层以及具有橡胶覆层的环状金属环管，金属环管的上表面和下表面分别开设有凹槽，柔性石墨层的底部嵌入凹槽并与凹槽的底部接触，柔性石墨层的顶部凸出于金属环管的上表面或下表面，并且，在金属环管1靠近边缘的位置上开设倒锥状凸起。

金属环管的边缘和外侧分别设有限制内环和限制外环，对金属环管在径向上起到限位加强作用，并在整个密封垫片在纵向被压缩时，起到阻止密封垫片被过度压缩的作用。

柔性石墨层在金属环管的上表面或下表面凸出7mm。

金属环管的材质为不锈钢。

橡胶覆层是通过复合橡胶乳液硫化制成。

复合橡胶乳液为氟橡胶乳液、硅橡胶乳液、天然橡胶乳液和水性聚氨酯乳液制成的混合乳液，它们的质量比为1∶2.5∶0.2∶1.5。

复合纤维为碳化硅纤维、陶瓷纤维、石英玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维和岩棉制成的混合纤维，它们的质量比为1.5∶2.5∶3.5∶2.5∶1.5∶10。

上述一种自增强柔性密封垫片的制作方法，包括以下步骤：

(1)用弯管成型机将金属管弯曲成环状，并将两端管口对准焊接，然后在表面涂覆形成橡胶覆层，得到具有橡胶覆层的金属环管；

(2)在金属环管靠近边缘的位置上加工倒锥状凸起；

(3)在金属环管的上表面和下表面分别加工凹槽，在凹槽内嵌入柔性石墨层，使得柔性石墨层的顶部凸出于金属环管的上表面或下表面，即得。

步骤(1)中，橡胶覆层的制备方法如下：取复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、填料、防老剂和润滑剂，置于搅拌机中搅拌均匀后出料，涂覆于金属环管表面，转移至硫化机中硫化，即得。

复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、非石棉纤维、填料、防老剂和润滑剂的质量比为1∶0.09∶0.09∶0.03∶2.5∶0.09∶0.09。

交联剂为封闭型异氰酸酯，硫化剂为过氧化二异丙苯，助硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯，填料为质量比1∶1的碳化硅晶须和膨胀蛭石，防老剂为N-苯基-2-萘胺，润滑剂为聚乙烯蜡。

膨胀蛭石是将30目的蛭石经850℃高温焙烧5小时而得。

硫化工艺参数为：硫化温度为135℃，硫化压力为5MPa，硫化时间为18分钟。

步骤(1)之后在金属环管的边缘和外侧分别安装限制内环和限制外环，模压成型。

优选的，步骤(2)的具体方法是：将纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液和二甲基硅油按照配方比真空搅拌机中充分搅拌，转移至模具中固化成型，得到倒锥状凸起，将其粘结于金属环管上，然后将凸起的底部与金属环管的内腔之间打通即可。

进一步优选的，搅拌温度为35℃，搅拌时间为2小时。

进一步优选的，通过真空灌胶机将混合物料转移至模具中，室温固化成型。

步骤(3)按压柔性石墨层后，还包括：整体加热至750℃，从柔性石墨层的凸出部分对其进行加压，加压比压控制在350kg/cm²之间，使得复合纤维凸出形成钩状结构，并通过该钩状结构与凹槽紧密连接。

对比例2

如图1所示的一种自增强柔性密封垫片，它包括柔性石墨层3以及具有橡胶覆层2的环状金属环管1，金属环管1的上表面和下表面分别开设有凹槽，柔性石墨层3的底部部分嵌入凹槽并与凹槽之间形成间隙，该间隙内填充复合纤维4，柔性石墨层3的顶部凸出于金属环管1的上表面或下表面，并且，在金属环管1靠近边缘的位置上开设倒锥状凸起5。

复合纤维4与凹槽之间，复合纤维4与柔性石墨层3之间，分别通过复合纤维4凸出的钩状结构紧密连接。

金属环管1的边缘和外侧分别设有限制内环6和限制外环7，对金属环管1在径向上起到限位加强作用，并在整个密封垫片在纵向被压缩时，起到阻止密封垫片被过度压缩的作用。

柔性石墨层3在金属环管的上表面或下表面凸出7mm。

金属环管1的材质为不锈钢。

橡胶覆层2是通过复合橡胶乳液硫化制成。

复合橡胶乳液为氟橡胶乳液、硅橡胶乳液、天然橡胶乳液和水性聚氨酯乳液制成的混合乳液，它们的质量比为1∶2.5∶0.2∶1.5。

复合纤维为碳化硅纤维、石英玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维和岩棉制成的混合纤维，它们的质量比为1.5∶3.5∶2.5∶1.5∶10。

上述一种自增强柔性密封垫片的制作方法，包括以下步骤：

(1)用弯管成型机将金属管弯曲成环状，并将两端管口对准焊接，然后在表面涂覆形成橡胶覆层2，得到具有橡胶覆层2的金属环管1；

(2)在金属环管1靠近边缘的位置上加工倒锥状凸起5；

(3)在金属环管1的上表面和下表面分别加工凹槽，在凹槽的底部铺设复合纤维4，然后在复合纤维4的顶部按压一层柔性石墨层3，使得柔性石墨层3的顶部凸出于金属环管1的上表面或下表面，即得。

步骤(1)中，橡胶覆层2的制备方法如下：取复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、填料、防老剂和润滑剂，置于搅拌机中搅拌均匀后出料，涂覆于金属环管表面，转移至硫化机中硫化，即得。

复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、非石棉纤维、填料、防老剂和润滑剂的质量比为1∶0.09∶0.09∶0.03∶2.5∶0.09∶0.09。

交联剂为封闭型异氰酸酯，硫化剂为过氧化二异丙苯，助硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯，填料为质量比1∶1的碳化硅晶须和膨胀蛭石，防老剂为N-苯基-2-萘胺，润滑剂为聚乙烯蜡。

膨胀蛭石是将30目的蛭石经850℃高温焙烧5小时而得。

硫化工艺参数为：硫化温度为135℃，硫化压力为5MPa，硫化时间为18分钟。

步骤(1)之后在金属环管1的边缘和外侧分别安装限制内环6和限制外环7，模压成型。

优选的，步骤(2)的具体方法是：将纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液和二甲基硅油按照配方比真空搅拌机中充分搅拌，转移至模具中固化成型，得到倒锥状凸起，将其粘结于金属环管上，然后将凸起的底部与金属环管的内腔之间打通即可。

进一步优选的，搅拌温度为35℃，搅拌时间为2小时。

进一步优选的，通过真空灌胶机将混合物料转移至模具中，室温固化成型。

步骤(3)按压柔性石墨层3后，还包括：整体加热至750℃，从柔性石墨层3的凸出部分对其进行加压，加压比压控制在350kg/cm²之间，使得复合纤维凸出形成钩状结构，并通过该钩状结构分别与凹槽、柔性石墨层3紧密连接。

试验例

实施例1～3和对比例1～2的密封垫片，力学性能比较见表1。

表1.力学性能比较

由表1可知，实施例1～3的密封垫片具有较高的横向抗张强度和回弹率(说明有较好的密封性)，压缩率适中(过小，使用时需要的初始安装预紧力较大；过大，正常安装预紧力下容易造成垫片结构破坏)，蠕变松弛率低，力学性能更佳，远远优于对比例1和对比例2。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种自增强柔性密封垫片，其特征在于，它包括柔性石墨层以及具有橡胶覆层的环状金属环管，金属环管的上表面和下表面分别开设有凹槽，柔性石墨层的底部部分嵌入凹槽并与凹槽之间形成间隙，该间隙内填充复合纤维，柔性石墨层的顶部凸出于金属环管的上表面或下表面，并且，在金属环管靠近边缘的位置上粘结有轴线竖直、内部中空的倒锥状凸起，凸起的底部与金属环管的内腔连通，沿着进入金属环管内腔的方向，该凸起的内径逐渐缩小；其中，凸起的高度不得超出柔性石墨层总厚度的1/3，凸起是由纳米石墨片、硅纳米线、天然橡胶乳液、二甲基硅油按照质量比10∶7∶0.6∶8混合制成的。

2.根据权利要求1所述的密封垫片，其特征在于，复合纤维与凹槽之间，复合纤维与柔性石墨层之间，分别通过复合纤维凸出的钩状结构紧密连接。

3.根据权利要求1所述的密封垫片，其特征在于，所述金属环管的内侧和外侧分别设有限制内环和限制外环。

4.根据权利要求1所述的密封垫片，其特征在于，所述橡胶覆层是通过复合橡胶乳液硫化制成。

5.根据权利要求4所述的密封垫片，其特征在于，所述复合橡胶乳液为氟橡胶乳液、硅橡胶乳液、天然橡胶乳液和水性聚氨酯乳液制成的混合乳液，它们的质量比为1∶2～3∶0.1～0.2∶1～2。

6.根据权利要求1所述的密封垫片，其特征在于，所述复合纤维为碳化硅纤维、陶瓷纤维、石英玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、硅酸铝纤维和岩棉制成的混合纤维，它们的质量比为1～2∶2～3∶3～4∶2～3∶1～2∶10。

7.权利要求1～6中任一项所述密封垫片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用弯管成型机将金属管弯曲成环状，并将两端管口对准焊接，然后在表面涂覆形成橡胶覆层，得到具有橡胶覆层的金属环管；

(2)在金属环管靠近边缘的位置上加工倒锥状凸起；

(3)在金属环管的上表面和下表面分别加工凹槽，在凹槽的底部铺设复合纤维，然后在复合纤维的顶部按压一层柔性石墨层，使得柔性石墨层的顶部凸出于金属环管的上表面或下表面，即得。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，步骤(1)中，橡胶覆层的制备方法如下：取复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、填料、防老剂和润滑剂，置于搅拌机中搅拌均匀后出料，涂覆于金属环管表面，转移至硫化机中硫化，即得。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，复合橡胶乳液、交联剂、硫化剂、助硫化剂、非石棉纤维、填料、防老剂和润滑剂的质量比为1∶0.08～0.1∶0.08～0.1∶0.02～0.03∶2～3∶0.08～0.1∶0.08～0.1。

10.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，步骤(3)按压柔性石墨层后，还包括：整体加热至700～800℃，从柔性石墨层的凸出部分对其进行加压，加压比压控制在300～400kg/cm²之间，使得复合纤维凸出形成钩状结构，并通过该钩状结构分别与凹槽、柔性石墨层紧密连接。