CN116904014A - 一种水轮机活动导叶端面密封条及其制备方法 - Google Patents
一种水轮机活动导叶端面密封条及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116904014A CN116904014A CN202310827309.7A CN202310827309A CN116904014A CN 116904014 A CN116904014 A CN 116904014A CN 202310827309 A CN202310827309 A CN 202310827309A CN 116904014 A CN116904014 A CN 116904014A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sealing strip
- guide vane
- face
- movable guide
- water turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 117
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N Octadecylamine Chemical group CCCCCCCCCCCCCCCCCCN REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 7
- IBOFVQJTBBUKMU-UHFFFAOYSA-N 4,4'-methylene-bis-(2-chloroaniline) Chemical group C1=C(Cl)C(N)=CC=C1CC1=CC=C(N)C(Cl)=C1 IBOFVQJTBBUKMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 6
- 241001112258 Moca Species 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 3
- FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 1-Hexadecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCN FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 17
- 238000006748 scratching Methods 0.000 abstract 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 3
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 238000012844 infrared spectroscopy analysis Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 2
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 2
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 2
- 229910014033 C-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014570 C—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/16—Stators
- F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
- F03B3/183—Adjustable vanes, e.g. wicket gates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sealing Material Composition (AREA)
Abstract
本发明属于密封条技术领域，具体公开了一种水轮机活动导叶端面密封条及其制备方法。所述水轮机活动导叶端面密封条为凸字形结构，由烷基胺功能化氧化石墨烯和浇注型聚氨酯预聚体制备而成，密封条底面与水轮机活动导叶端面密封槽接触，密封条底面中部为圆弧段，圆弧段两侧为水平段。本发明密封条的水平段使其底部与密封槽充分接触，圆弧段可以保障密封条被压缩时有空间余量，起到密封补偿作用，增加密封的可靠性，有效降低导叶端面密封条刮伤破坏的概率。本发明制备的密封条具有优异的拉伸性能，该复合材料的拉伸强度为26～31 MPa。
Description
技术领域
本发明属于密封条技术领域，具体涉及一种水轮机活动导叶端面密封条及其制备方法。
背景技术
活动导叶是水轮机的关键部件，可以用来引导与截断水轮机水流和调节过机水流流量。活动导叶端面密封多采用顶盖底环安装三角形状密封条的方式，经过长时间运行，密封条容易被活动导叶刮出，或者被高速水流冲掉，活动导叶的密封效果不易保证。因此，密封条要求可以方便进行成型，具有一定的弹性、硬度合适，并且压缩永久变形小，不容易产生分解和硬化，长时间能够保持良好的密封状态。
水轮机活动导叶密封条常用的材料包括浇注型聚氨酯弹性体（CPU）、热塑性动态硫化橡胶(TPV)和聚氯乙烯(PVC)等，CPU材料具有较好的力学性能、耐磨性能、耐介质性能及大型制品加工成型性能，但未经改性的纯CPU密封条的力学性能已经不能满足市场需要。因此，急需寻求一种新的密封材料，以提高密封条的物理和机械性能。
CN201650556U公布了涉及一种水轮机活动导叶立面密封条，密封条由左部和右部密封条两部分构成，方便拆卸安装，易于施工。但由于密封条强度不够易在活动导叶关闭时被刮伤或长时间运行后水轮机座环燕尾槽易磨损导致密封条脱落。
发明内容
针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的旨在提供一种水轮机活动导叶端面密封条及其制备方法。
为实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明第一方面提供一种水轮机活动导叶端面密封条，所述水轮机活动导叶端面密封条为凸字形结构，由烷基胺功能化氧化石墨烯和浇注型聚氨酯预聚体制备而成，密封条底面与水轮机活动导叶端面密封槽接触，密封条底面中部为圆弧段，圆弧段两侧为水平段。
根据所述的水轮机活动导叶端面密封条，优选地，所述烷基胺功能化氧化石墨烯的用量为浇筑型聚氨酯预聚体质量的0.02～0.08%。
本发明第二方面提供一种第一方面所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氧化石墨烯粉末分散于水中，形成氧化石墨烯悬浮液；将烷基胺的乙醇溶液加入所述氧化石墨烯悬浮液中，回流搅拌反应，反应结束后依次用乙醇和水洗涤产物，干燥，得到烷基胺功能化氧化石墨烯；
（2）先将浇筑型聚氨酯预聚体加热至70～90℃，再向其中加入所述烷基胺功能化氧化石墨烯混合，再加入固化剂混合均匀，得到混合液；将混合液脱气后浇筑到模具中，固化后即得所述水轮机活动导叶端面密封条。
根据所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，优选地，步骤（1）中所述烷基胺与氧化石墨烯粉的质量比为1:1～3:1。
根据所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，优选地，步骤（1）中氧化石墨烯悬浮液的浓度为0.1～1.0 g/L，烷基胺的乙醇溶液的浓度为0.01～0.02 mol/L。
根据所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，优选地，步骤（1）中回流搅拌反应的时间为20～30 h。
根据所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，优选地，步骤（2）中所述烷基胺功能化氧化石墨烯的用量为浇筑型聚氨酯预聚体质量的0.02～0.08%。
根据所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，优选地，步骤（2）中所述固化过程为：混合液脱气后浇筑到模具中，依次于100～120℃下固化2～4 h、70～90℃下固化6～8 h。
根据所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，优选地，所述固化剂为MOCA，即3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷。
根据所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，优选地，所述水轮机活动导叶端面密封条为凸字形结构，密封条底面与水轮机活动导叶端面密封槽接触，密封条底面中部为圆弧段，圆弧段两侧为水平段。密封条使用时其凸字形的下底面与密封槽接触，由于底面设有圆弧段，可保障密封条被压缩时有空间余量，起到密封补偿作用，增加密封的可靠性，有效降低导叶端面密封条刮伤破坏的概率。
根据所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，优选地，所述烷基胺为十八烷基胺或十六烷基胺。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明制备的水轮机活动导叶端面密封条为凸字形结构，密封条底面与水轮机活动导叶端面密封槽接触，密封条底面中部为圆弧段，圆弧段两侧为水平段，水平段可以使密封条底部与密封槽充分接触，圆弧段可以保障密封条被压缩时有空间余量，起到密封补偿作用，增加密封的可靠性，有效降低导叶端面密封条刮伤破坏的概率。
2. 本发明先采用烷基胺对氧化石墨烯进行功能化修饰，再将其添加至聚氨酯预聚体中进行聚合反应得到一种具有优异拉伸性能的GO-ODA/CPUE复合材料，该复合材料的拉伸强度为26～31 MPa，将该GO-ODA/CPUE复合材料制备成特定形状的水轮机活动导叶端面密封条，密封条的物理和机械性能明显提升。
附图说明
图1为本发明制备十八胺功能化石墨烯（GO-ODA）的反应原理图；
图2为本发明制备GO-ODA/CPUE复合材料的过程图；
图3为本发明水轮机活动导叶端面密封条的结构图
图4是图3的截面图；
图5为GO、ODA和GO-ODA的红外光谱图；
图6本发明实施例1～4和对比例1制备的样品的力学性能图，其中（a）为实施例1～4和对比例制备的样品的应力-应变曲线，图中（b）为实施例1～4和对比例1制备的样品的拉伸强度和断裂伸长率图；
图7是对比例2制备的密封条使用后的破损图。
具体实施方式
以下实施例仅适用于对本发明进行进一步阐述。应该说明的是，本发明所使用的所有技术以及科学术语除另有说明外具有与本发明所属技术领域相同的含义。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，均采用本技术领域常规技术，或按照生产厂商所建议的条件；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种水轮机活动导叶端面密封条，由以下方法制备，包括以下步骤：
（1）制备十八胺功能化氧化石墨烯（GO-ODA）
将1.2 g氧化石墨烯粉末（GO）均匀分散在2.4 L去离子水中，超声处理4 h（功率250W），得到氧化石墨烯悬浮液，备用；向锥形瓶中加入6 mmol十八烷基胺（ODA）和360 mL无水乙醇，超声30 min后将其缓慢加入上述氧化石墨烯悬浮液中，回流搅拌反应24 h，待混合液的颜色逐渐由棕黄色转变为黑色，反应结束。依次用乙醇和蒸馏水离心洗涤固体产物3次，冷冻干燥，再于40℃的真空烘箱中干燥过夜以蒸发残余溶剂，得到GO-ODA。
上述反应原理参见图1。
（2）制备GO-ODA/CPUE复合材料
先将500 g聚氨酯预聚体加热至70℃，边搅拌边向其中加入聚氨酯预聚体0.02wt%的GO-ODA，将所得混合物倒入三辊机中，以300 rpm辊速于3 h内反复混合7次，再向其中加入固化剂MOCA混合均匀，真空脱气后浇筑到模具中，于120℃下固化2h、90℃下固化6h，得到GO-ODA/CPUE复合材料，即水轮机活动导叶端面密封条，GO-ODA/CPUE复合材料的制备过程可参见图2。
上述制备得到的水轮机活动导叶端面密封条的截面为底面设有圆弧段的凸字形状，其结构如图3和图4所示，圆弧段向顶面方向凹陷，圆弧段两侧为水平段，使用时密封条的下底面与密封槽接触，圆弧段可保障密封条被压缩时有空间余量；水轮机活动导叶端面密封条的顶角为倒角，方便安装。
实施例2
实施例2的内容与实施例1基本相同，其不同之处在于，步骤（2）中GO-ODA的添加量为聚氨酯预聚体的0.04 wt%。
实施例3
实施例3的内容与实施例1基本相同，其不同之处在于，步骤（2）中GO-ODA的添加量为聚氨酯预聚体的0.06 wt%。
实施例4
实施例4的内容与实施例1基本相同，其不同之处在于，步骤（2）中GO-ODA的添加量为聚氨酯预聚体的0.08 wt%。
实施例5
一种水轮机活动导叶端面密封条，由以下方法制备，包括以下步骤：
（1）制备十八胺功能化氧化石墨烯（GO-ODA）
将1.2 g氧化石墨烯粉末（GO）均匀分散在2.0 L去离子水中，超声处理4 h（功率250W），得到氧化石墨烯悬浮液，备用；向锥形瓶中加入12 mmol十八烷基胺（ODA）和600 mL无水乙醇，超声30 min后将其缓慢加入上述氧化石墨烯悬浮液中，回流搅拌反应30 h，待混合液的颜色逐渐由棕黄色转变为黑色，反应结束。依次用乙醇和蒸馏水离心洗涤固体产物3次，冷冻干燥，再于40℃的真空烘箱中干燥过夜以蒸发残余溶剂，得到GO-ODA。
（2）制备GO-ODA/CPUE复合材料
先将500 g聚氨酯预聚体加热至70℃，边搅拌边向其中加入聚氨酯预聚体0.04wt%的GO-ODA，将所得混合物倒入三辊机中，以300 rpm辊速于3 h内反复混合7次，再向其中加入固化剂MOCA混合均匀，真空脱气后浇筑到模具中，于100℃下固化4h、70℃下固化8h，得到GO-ODA/CPUE复合材料，即水轮机活动导叶端面密封条。
上述制备得到的水轮机活动导叶端面密封条的截面为底面设有圆弧段的凸字形状，圆弧段向顶面方向凹陷，圆弧段两侧为水平段，使用时密封条的下底面与密封槽接触，圆弧段可保障密封条被压缩时有空间余量；水轮机活动导叶端面密封条的顶角为倒角，方便安装。
对比例1
一种水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，步骤如下：
先将500 g聚氨酯预聚体加热至70℃并倒入三辊机中，以300 rpm辊速于3 h内反复混合7次，再向其中加入固化剂MOCA混合均匀，真空脱气后浇筑到模具中，于120℃下固化2h、90℃下固化6h，得到CPUE材料，即水轮机活动导叶端面密封条。
上述制备得到的水轮机活动导叶端面密封条的截面为底面设有圆弧段的凸字形状，圆弧段向顶面方向凹陷，圆弧段两侧为水平段。
对比例2
对比例2的内容与实施例1基本相同，其不同之处在于，步骤（2）中使用的模具不同，最终制备得到的水轮机活动导叶端面密封条的底面未设圆弧段（即水平底面）的凸字形状。
结构表征和性能测试
1. 红外光谱分析
为了验证氧化石墨烯（GO）是否被十八胺（ODA）功能化修饰，对样品进行红外光谱分析，如图5所示为GO、ODA和GO-ODA的FTIR光谱图。
GO中含有大量的含氧官能团，在3417 cm-1、1735 cm-1、1388 cm-1和1077 cm-1处的特征吸收峰分别对应GO表面的羟基（-OH）及GO层间可能吸收的水分子中羟基（O-H）的伸缩振动峰、羧酸中羰基（C=O）的伸缩振动峰、C-OH中的O-H变形振动峰和环氧基团（C-O-C）伸缩振动峰。而1631 cm-1附近的特征吸收峰为GO的C=C骨架伸缩振动峰。ODA在3332 cm-1和3254cm-1附近出现伯胺-NH2中N-H键的不对称和对称的伸缩振动的特征双峰。经ODA功能化修饰之后，GO的羧基、环氧基及ODA的伯胺中N-H键的特征峰一起消失，并在1576 cm-1和1467 cm-1处出现酰胺键的N-H和C-N的特征吸收峰，表明ODA的伯胺基团分别和GO的羧酸、环氧基团之间发生了亲核取代反应，结果和文献中报道的相一致。同时，在2929 cm-1和2858 cm-1处出现由-CH2基团中C-H的伸缩振动峰，证明GO成功地被ODA共价键功能化修饰，ODA的疏水长链能够嵌入GO层间和锚定在GO的边缘。
2. GO-ODA/CPUE复合材料的性能测试
对实施例1～4和对比例1制备的样品进行力学性能测试，测试结果如图6所示，图6（a）为实施例1～4和对比例1制备的样品的应力-应变曲线，图6（b）为实施例1～4和对比例1制备的样品的拉伸强度和断裂伸长率图，具体的结果参数列于表1中。
从表1可以观察到，随着GO-ODA的用量增加，GO-ODA/CPUE复合材料的拉伸强度呈先增大后减小的变化。加入0.04 wt%的GO-ODA时，复合材料的拉伸强度最大，达到30.7MPa，比纯CPUE的（24.7 MPa）提高了24.0%。当GO-ODA用量继续增加时，复合材料的拉伸强度开始有所降低，这是由于添加过多含量的填料会容易造成功能化石墨烯在聚合物基体中的团聚而形成缺陷，导致复合材料的拉伸强度有一定程度的下降。同时，随着GO-ODA含量的增加，复合材料的断裂伸长率不断地减小。
此外本发明还对实施例2和对比例1制备的密封条进行了压缩永久变形率的测试，结果为：加入0.04 wt%的GO-ODA时，实施例2制备的密封条的压缩永久变形（70℃）为15%，而对比例1制备的密封条压缩永久变形（70℃）为26%。这表明，在向CPUE中加入功能化氧化石墨烯后，密封条的性能更佳。
本发明对比例2制备的密封条在活动导叶关闭过程中容易被刮伤，如图7所示为对比例2密封条使用后的实物图，从图中可以看出有明显破损，这主要由于密封条被压缩过程中，密封条底部不存在可以被压缩的空间，导致密封条顶部收缩性变差而产生破损。
综上所述，本发明设计了一种底面中部为圆弧段，圆弧段两侧为水平段的凸字形结构的密封条，相较于底面为水平段的密封条，本发明密封条的底面圆弧段设计可以保障密封条被压缩时有空间余量，起到密封补偿作用，增加密封的可靠性，有效降低导叶端面密封条刮伤破坏的概率。此外，本发明所述密封条在制备过程中采用功能化氧化石墨烯对CPUE材料进行改性，相较于纯CPUE材料，本发明制备的GO-ODA/CPUE复合材料的拉伸强度可达26～31 MPa，力学性能有明显提升。
上述实施例为本发明的具体实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它任何不超出本发明设计思路组合、改变、修饰、替代、简化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水轮机活动导叶端面密封条，其特征在于，所述水轮机活动导叶端面密封条为凸字形结构，由烷基胺功能化氧化石墨烯和浇注型聚氨酯预聚体制备而成，密封条底面与水轮机活动导叶端面密封槽接触，密封条底面中部为圆弧段，圆弧段两侧为水平段。
2.根据权利要求1所述的水轮机活动导叶端面密封条，其特征在于，所述烷基胺功能化氧化石墨烯的用量为浇筑型聚氨酯预聚体质量的0.02～0.08%。
3.权利要求1或2所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将氧化石墨烯粉末分散于水中，形成氧化石墨烯悬浮液；将烷基胺的乙醇溶液加入所述氧化石墨烯悬浮液中，回流搅拌反应，反应结束后依次用乙醇和水洗涤产物，干燥，得到烷基胺功能化氧化石墨烯；
（2）先将浇筑型聚氨酯预聚体加热至70～90℃，再向其中加入所述烷基胺功能化氧化石墨烯混合，再加入固化剂混合均匀，得到混合液；将混合液脱气后浇筑到模具中，固化后即得水轮机活动导叶端面密封条。
4.根据权利要求3所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述烷基胺与氧化石墨烯粉末的质量比为1:1～3:1。
5.根据权利要求4所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述烷基胺功能化氧化石墨烯的用量为浇筑型聚氨酯预聚体质量的0.02～0.08%。
6. 根据权利要求4或5所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述固化过程为：混合液脱气后浇筑到模具中，依次于100～120℃下固化2～4 h、70～90℃下固化6～8 h。
7.根据权利要求6所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，其特征在于，所述水轮机活动导叶端面密封条为凸字形结构，密封条底面与水轮机活动导叶端面密封槽接触，密封条底面中部为圆弧段，圆弧段两侧为水平段。
8.根据权利要求7所述的的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，其特征在于，所述固化剂为MOCA。
9.根据权利要求8所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，其特征在于，所述烷基胺为十八烷基胺或十六烷基胺。
10. 根据权利要求9所述的水轮机活动导叶端面密封条的制备方法，其特征在于，步骤（1）中回流搅拌反应的时间为20～30 h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310827309.7A CN116904014A (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种水轮机活动导叶端面密封条及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310827309.7A CN116904014A (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种水轮机活动导叶端面密封条及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116904014A true CN116904014A (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=88352367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310827309.7A Pending CN116904014A (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种水轮机活动导叶端面密封条及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116904014A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016008290A1 (zh) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | 福州大学 | 一种氧化石墨烯纳米带/聚合物复合薄膜及其制备方法 |
| CN106188668A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-12-07 | 铜陵宏正网络科技有限公司 | 一种聚合物改性印刷胶辊的包覆胶胶料及其制备方法 |
| CN107722352A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-02-23 | 浙江山峪科技股份有限公司 | 一种长链烷基胺功能化石墨烯及其制备方法 |
| CN108864406A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-11-23 | 福州大学 | 一种高力学强度go/tpu原位聚合方法 |
| US20190119463A1 (en) * | 2017-10-25 | 2019-04-25 | Case Western Reserve University | Thermoplastic polyurethane graphene oxide nanocomposites with enhanced mechanical behavior |
| CN110204683A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 合肥安利聚氨酯新材料有限公司 | 一种胺基化氧化石墨烯改性无溶剂型聚氨酯树脂的制备方法和用途 |
| CN209908650U (zh) * | 2019-05-15 | 2020-01-07 | 广东粤电长潭发电有限责任公司 | 一种水轮机导叶端面密封结构 |
-
2023
- 2023-07-07 CN CN202310827309.7A patent/CN116904014A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016008290A1 (zh) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | 福州大学 | 一种氧化石墨烯纳米带/聚合物复合薄膜及其制备方法 |
| CN106188668A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-12-07 | 铜陵宏正网络科技有限公司 | 一种聚合物改性印刷胶辊的包覆胶胶料及其制备方法 |
| US20190119463A1 (en) * | 2017-10-25 | 2019-04-25 | Case Western Reserve University | Thermoplastic polyurethane graphene oxide nanocomposites with enhanced mechanical behavior |
| CN107722352A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-02-23 | 浙江山峪科技股份有限公司 | 一种长链烷基胺功能化石墨烯及其制备方法 |
| CN108864406A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-11-23 | 福州大学 | 一种高力学强度go/tpu原位聚合方法 |
| CN209908650U (zh) * | 2019-05-15 | 2020-01-07 | 广东粤电长潭发电有限责任公司 | 一种水轮机导叶端面密封结构 |
| CN110204683A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 合肥安利聚氨酯新材料有限公司 | 一种胺基化氧化石墨烯改性无溶剂型聚氨酯树脂的制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| KHALID NAWAZ，等: ""Observation of mechanical percolation in functionalized graphene oxide/elastomer composites"", 《CARBON》, vol. 50, no. 12, 19 May 2012 (2012-05-19), pages 4489 - 4494 * |
| NING ZHANG: ""Largely Improved Mechanical Properties of Polyurethane Nanocomposites via In Situ Polymerization with Low Loading of Graphene Oxide"", 《JOURNAL OF MACROMOLECULAR SCIENCE, PART B》, vol. 61, no. 4, 2 May 2022 (2022-05-02), pages 571 - 583 * |
| 李志虎: "《汽车用橡胶零件失效分析与预防》", vol. 1, 31 July 2017, 吉林大学出版社, pages: 155 * |
| 李贵勋，等: ""烷基胺功能化石墨烯/聚氨酯复合材料的制备与性能"", 《塑料工业》, vol. 51, no. 12, 31 December 2023 (2023-12-31), pages 110 - 117 * |
| 王新，等: ""水布垭电站水轮机导叶端面密封的改进"", "水电与新能源", no. 6, 31 December 2015 (2015-12-31), pages 64 - 65 * |
| 颜志光主编: "《润滑材料与润滑技术》", vol. 1, 31 January 2000, 中国石化出版社, pages: 348 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109867830B (zh) | 耐老化丁腈橡胶/邻苯二胺改性氧化石墨烯复合材料 | |
| CN107892752A (zh) | 一种多功能性木质素芳胺大分子抗氧剂及其制备方法和应用 | |
| CN114395160B (zh) | 一种石墨烯改性聚氨酯复合材料及其制备方法 | |
| CN103131193B (zh) | 一种质子交换膜燃料电池用氟硅橡胶密封材料及其制备方法 | |
| CN108841090A (zh) | 一种epdm/天然橡胶并用耐老化橡胶及其制备方法 | |
| CN110835399A (zh) | 一种记忆棉及其加工工艺 | |
| CN113088090A (zh) | 一种高回弹、低压变硅橡胶材料及其制备方法 | |
| CN116904014A (zh) | 一种水轮机活动导叶端面密封条及其制备方法 | |
| CN110396265B (zh) | 具有自愈合功能的橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用 | |
| CN114369224A (zh) | 基于酰腙键和多重氢键双驱动的自愈合水性聚氨酯及其制备方法与应用 | |
| CN113337166B (zh) | 二维石墨烯超分子自修复疏水防护复合材料、制法及应用 | |
| CN111690174B (zh) | 一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶及其制备方法 | |
| CN111423594B (zh) | 木质素/埃洛石杂化填料及其制备方法和应用 | |
| CN111849172B (zh) | 一种耐溶剂氟硅橡胶密封条及其制备方法 | |
| CN115746541B (zh) | 一种自行车内胎专用聚氨酯复合材料 | |
| CN104774353A (zh) | 顺丁橡胶组合物 | |
| CN115678132A (zh) | 一种汽车轴承密封圈用抗疲劳橡胶材料 | |
| CN115028927B (zh) | 一种超低硬度高回弹低压变三元乙丙橡胶材料及其制备方法 | |
| CN116082844A (zh) | 一种硅胶密封圈及其制备方法 | |
| CN109749696A (zh) | 一种用于改性聚硫密封剂的乙二硫醇修饰纳米二硫化钼及其改性方法 | |
| CN116120671A (zh) | 一种耐高温三元乙丙橡胶材料及其制备方法 | |
| CN115716921A (zh) | 一种生物基防老剂及其制备方法与应用 | |
| CN112745476B (zh) | 一种高热稳定性的石墨烯改性聚氨酯树脂材料及制法 | |
| CN104693519A (zh) | 顺丁橡胶组合物的制备方法 | |
| CN112538331A (zh) | 有机无机杂化改性ms密封胶的制备及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |