本發(fā)明屬于復合材料
技術領域：
，涉及一種密封材料及其制備方法，尤其涉及一種耐磨盤根及其制備方法。
背景技術：
：隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，人們對各種機械如離心泵、壓縮機、真空泵、攪拌機、船舶螺旋槳、活塞泵、往復式壓縮機、制冷機等的密封性能要求也越來越高。在這些機械的密封材料中廣泛應用的是一類由較柔軟的線狀物編織而成、通過填充在密封腔體內實現(xiàn)密封的密封材料，這類密封材料被稱之為盤根，其具有填料來源廣泛、價格低廉、操作簡單、加工容易和密封可靠等優(yōu)點。目前的盤根多由單一氟塑料、石棉橡膠板或有機硅橡膠制備而成，這些材料僅在某些方向有強度，而且易老化、抗蠕變性能差、使用壽命短。作為對這些材料的改進，現(xiàn)有技術中公開了在這些材料里面摻雜無機材料來優(yōu)化盤根各種性能，但公開的材料中常出現(xiàn)蠕變高、柔軟性能差、導熱性差、耐磨性差、在使用過程之中由于摩擦生熱而產生局部高溫老化的現(xiàn)象，填料會出現(xiàn)不同程度的磨損，且無自補償性的問題，極大的降低了其使用壽命。中國專利申請200410073310.2提出了一種光桿密封盤根環(huán)總成，包括以纖維編織的方繩為主體和復合浸漬液組合物為輔助成份組成光桿密封盤根，所述的以纖維編織的方繩為主體的所用纖維包括：芳綸纖維、碳纖維、滌綸、錦綸、尼龍、高分子量聚乙烯纖維；所述的復合浸漬液組合物按質量比包括：聚四氟乙烯50～60％，石墨粉1～5％，潤滑油5～8％，乳化劑1.5～3％，熱塑性彈性體4～7％，水25～35。該配方制備而成的盤根的密封性能好、使用壽命長，然而其耐磨性仍有不足。因此，有必要研制出耐磨、耐高溫、密封性能優(yōu)異的耐磨盤根及其制備方法。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨盤根及其制備方法。本發(fā)明采用以下技術方案：一種耐磨盤根，由如下重量百分數(shù)的原料制備而成：碳纖維/氮化硼復合材料10-15％；腈綸30-40％；彈性體sbs30-45％；表面修飾的氧化鉛8-20％。同時提出一種耐磨盤根的制備方法，包括以下步驟：步驟s1：將彈性體sbs、腈綸放入開煉機進行混煉，開煉機的輥距調至1.5mm，加入表面修飾的氧化鉛，帶包輥后，再加入碳纖維/氮化硼復合材料，分別打三角包和打卷各5-10次得到膠料，出片停放待用；步驟s2：將經步驟s1制備得到的膠料在二輥壓延機上壓延，輥溫80-150℃；再在150-200℃下在拉伸機上進行拉伸定型；步驟s3：采用編織機編織盤根。作為本發(fā)明的進一步改進，所述碳纖維/氮化硼復合材料的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：步驟d1：原位聚合：在超聲條件下將納米氮化硼分散在三氯甲烷中，待納米氮化硼在三氯甲烷中形成無定型的懸浮液后，再于攪拌條件下向上述懸浮液中加入丙烯腈和安息香乙醚，在波長為220nm的紫外光照射下反應30-40分鐘，完畢后經過減壓蒸餾除去三氯甲烷并干燥即可；步驟d2：碳纖維/氮化硼復合材料的制備：將步驟d1中制備得到的產物先在空氣中250-320℃溫度下加熱30-70分鐘；然后在氮氣氛圍下中加熱至1300-1500℃，維持10-15分鐘，最后在高純氬氣氛圍下加熱至2200-2600℃，維持20-40秒鐘即可。作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟d1中所述納米氮化硼、三氯甲烷、丙烯腈和安息香乙醚的質量比為：5:(20-35):1:0.01。作為本發(fā)明的進一步改進，所述表面修飾的氧化鉛的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：將甲基高沸乙氧基硅油加入到懸浮有氧化鉛的氯仿中，在氮氣氣氛下，在90-110℃下回流攪拌20-40h，將所得產物離心分離，將分離得到的固體用氯仿反復清洗3-5次后，在60-80℃下干燥15-26h，得到表面修飾的氧化鉛。作為本發(fā)明的進一步改進，所述氧化鉛、氯仿、甲基高沸乙氧基硅油的質量比為：1:(4-7):1。一種耐磨盤根的制備方法，相比于現(xiàn)有技術，制造工藝簡單、原料易得、容易操作、對設備的要求不高，成本低廉等諸多優(yōu)點，所制備得到的盤根具有耐磨、耐高溫、密封性能優(yōu)異的優(yōu)點。具體實施方式為了使本
技術領域：
人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，并使本發(fā)明的上述特征、目的以及優(yōu)點更加清晰易懂，下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的說明。實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明下述實施例中所使用的原料來自于上海泉昕進出口貿易有限公司。實施例1一種耐磨盤根材料，是由如下重量百分數(shù)的原料制備而成的：其中，碳纖維/氮化硼復合材料的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：步驟d1:原位聚合：在超聲條件下將納米氮化硼50g分散在三氯甲烷200g中，待納米氮化硼在三氯甲烷中形成無定型的懸浮液后，再于攪拌條件下向上述懸浮液中加入丙烯腈10g和安息香乙醚0.1g，在波長為220nm的紫外光照射下反應30分鐘，完畢后經過減壓蒸餾除去三氯甲烷并干燥即可；步驟d2:碳纖維/氮化硼復合材料的制備：將步驟d1中制備得到的產物先在空氣中250℃下加熱30分鐘；然后在氮氣氛圍下中加熱至1300℃，維持10分鐘，最后在高純氬氣氛圍下加熱至2200℃，維持20秒鐘即可。其中，所述表面修飾的氧化鉛的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：將甲基高沸乙氧基硅油50g加入到懸浮有氧化鉛50g的氯仿200g中，在氮氣氣氛下，在90℃下回流攪拌20h，將所得產物離心分離，將分離得到的固體用氯仿反復清洗3次后，在60℃下干燥15h，得到表面修飾的氧化鉛。一種耐磨盤根的制備方法，包括如下步驟：步驟s1：將彈性體sbs、腈綸放入開煉機進行混煉，開煉機的輥距調至1.5mm，加入表面修飾的氧化鉛，帶包輥后，再加入碳纖維/氮化硼復合材料，分別打三角包和打卷各5次得到膠料，出片停放待用；步驟s2:將經步驟s1制備得到的膠料在二輥壓延機上壓延，輥溫80℃；再在150℃下在拉伸機上進行拉伸定型；步驟s3：采用編織機編織盤根。實施例2一種耐磨盤根材料，其特征在于，是由如下重量百分數(shù)的原料制備而成的：其中，所述碳纖維/氮化硼復合材料的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：步驟d1：原位聚合：在超聲條件下將納米氮化硼50g分散在三氯甲烷250g中，待納米氮化硼在三氯甲烷中形成無定型的懸浮液后，再于攪拌條件下向上述懸浮液中加入丙烯腈10g和安息香乙醚0.1g，在波長為220nm的紫外光照射下反應35分鐘，完畢后經過減壓蒸餾除去三氯甲烷并干燥即可；步驟d2：碳纖維/氮化硼復合材料的制備：將步d1中制備得到的產物先在空氣中270℃下加熱40分鐘；然后在氮氣氛圍下中加熱至1400℃，維持12分鐘，最后在高純氬氣氛圍下加熱至2300℃，維持30秒鐘即可。其中，所述表面修飾的氧化鉛的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：將甲基高沸乙氧基硅油50g加入到懸浮有氧化鉛50g的氯仿250g中，在氮氣氣氛下，在95℃下回流攪拌30h，將所得產物離心分離，將分離得到的固體用氯仿反復清洗4次后，在65℃下干燥18h，得到表面修飾的氧化鉛。一種耐磨盤根的制備方法，包括如下步驟：步驟s1：將彈性體sbs、腈綸放入開煉機進行混煉，開煉機的輥距調至1.5mm，加入表面修飾的氧化鉛，帶包輥后，再加入碳纖維/氮化硼復合材料，分別打三角包和打卷各7次得到膠料，出片停放待用；步驟s2：將經步驟s1制備得到的膠料在二輥壓延機上壓延，輥溫90℃；再在180℃下在拉伸機上進行拉伸定型；步驟s3：采用編織機編織盤根。實施例3一種耐磨盤根材料，其特征在于，是由如下重量百分數(shù)的原料制備而成的：其中，所述碳纖維/氮化硼復合材料的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：步驟d1：原位聚合：在超聲條件下將納米氮化硼50g分散在三氯甲烷300g中，待納米氮化硼在三氯甲烷中形成無定型的懸浮液后，再于攪拌條件下向上述懸浮液中加入丙烯腈10g和安息香乙醚0.1g，在波長為220nm的紫外光照射下反應37分鐘，完畢后經過減壓蒸餾除去三氯甲烷并干燥即可；步驟d2：碳纖維/氮化硼復合材料的制備：將步驟d1中制備得到的產物先在空氣中300℃下加熱50分鐘；然后在氮氣氛圍下中加熱至1400℃，維持15分鐘，最后在高純氬氣氛圍下加熱至2450℃，維持35秒鐘即可。其中，所述表面修飾的氧化鉛的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：將甲基高沸乙氧基硅油50g加入到懸浮有氧化鉛50g的氯仿300g中，在氮氣氣氛下，在105℃下回流攪拌34h，將所得產物離心分離，將分離得到的固體用氯仿反復清洗5次后，在76℃下干燥24h，得到表面修飾的氧化鉛。一種耐磨盤根的制備方法，包括如下步驟：步驟s1：將彈性體sbs、腈綸放入開煉機進行混煉，開煉機的輥距調至1.5mm，加入表面修飾的氧化鉛，帶包輥后，再加入碳纖維/氮化硼復合材料，分別打三角包和打卷各8次得到膠料，出片停放待用；步驟s2：將經步驟s1制備得到的膠料在二輥壓延機上壓延，輥溫120℃；再在190℃下在拉伸機上進行拉伸定型；步驟s3：采用編織機編織盤根。實施例4一種耐磨盤根材料，其特征在于，是由如下重量百分數(shù)的原料制備而成的：其中，所述碳纖維/氮化硼復合材料的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：步驟d1：原位聚合：在超聲條件下將納米氮化硼50g分散在三氯甲烷350g中，待納米氮化硼在三氯甲烷中形成無定型的懸浮液后，再于攪拌條件下向上述懸浮液中加入丙烯腈10g和安息香乙醚0.1g，在波長為220nm的紫外光照射下反應40分鐘，完畢后經過減壓蒸餾除去三氯甲烷并干燥即可；步驟d2：碳纖維/氮化硼復合材料的制備：將步驟d1中制備得到的產物先在空氣中320℃下加熱70分鐘；然后在氮氣氛圍下中加熱至1500℃，維持15分鐘，最后在高純氬氣氛圍下加熱至2600℃，維持40秒鐘即可。其中，所述表面修飾的氧化鉛的制備方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：將甲基高沸乙氧基硅油50g加入到懸浮有氧化鉛50g的氯仿350g中，在氮氣氣氛下，在110℃下回流攪拌40h，將所得產物離心分離，將分離得到的固體用氯仿反復清洗5次后，在80℃下干燥26h，得到表面修飾的氧化鉛。一種耐磨盤根的制備方法，包括如下步驟：步驟s1：將彈性體sbs、腈綸放入開煉機進行混煉，開煉機的輥距調至1.5mm，加入表面修飾的氧化鉛，帶包輥后，再加入碳纖維/氮化硼復合材料，分別打三角包和打卷各10次得到膠料，出片停放待用；步驟s2：將經步驟s1制備得到的膠料在二輥壓延機上壓延，輥溫150℃；再在200℃下在拉伸機上進行拉伸定型；步驟s3：采用編織機編織盤根。對上述實施例所制備得到的盤根的性能進行測試，結果如下，各實施例性能測試使用壓力為：泵3mpa、往返軸15mpa、閥25mpa，線速度2-25m/s。表1本發(fā)明各實施例性能測試結果項目測試標準實施例1實施例2實施例3實施例4摩擦系數(shù)hg/t2729-1995≤0.11≤0.1≤0.12≤0.1壓縮率gb/t1262215％14％12％10％回彈率gb/t12622≥34％≥32％≥35％≥35％耐溫失重gb/t27761-2011≤8％≤9％≤7％≤9％據(jù)上述表1可知，本發(fā)明各實施例制備得到的盤根具有較優(yōu)異的耐磨性、熱穩(wěn)定性和低蠕變性能，滿足高速動態(tài)密封材料使用要求。各實施例制備得到的耐磨盤根具有如此優(yōu)異的性能，其原因在于：作為增強和自潤滑作用的無機粒子氧化鉛表面修飾有乙氧基硅油，一方面能增強無機粒子與有機成分間的粘結，在一定程度上降低無機粒子的團聚，使得盤根具有較好的耐高溫、耐候性和抗老化性能；另一方面，有機硅油具有自潤滑作用，能進一步減少摩擦磨損，延長盤根使用壽命；碳纖維/氮化硼復合材料的加入能提高盤根的耐磨性、自潤滑性、使得各組分粘結緊密，使得盤根結構緊湊，提高其密封性能；加入了sbs彈性體和腈綸，能保證盤根彈性，增強盤根韌性和力學性能。一種耐磨盤根的制備方法，相比于現(xiàn)有技術，制造工藝簡單、原料易得、容易操作、對設備的要求不高，成本低廉等諸多優(yōu)點，所制備得到的盤根具有耐磨、耐高溫、密封性能優(yōu)異的優(yōu)點。上述實施方式僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關
技術領域：
的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以作出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也應屬于本發(fā)明的范疇。當前第1頁12