抄取无石棉垫片的制备及性能研究_贾有东

石棉材料具有物理化学性能优良和物美价廉的 优点 ， 长期以来一直被广泛应用 ， 因为其具有耐化学 腐蚀 、 抗热 、 阻燃和 容 易 加 工 等 特 点 ， 所以在密封工 业较为流行 ； 然而 ， 随 着 科 技 的 发 展， 在一些研究中 逐渐发现石棉不仅 对 人 体 会 造 成 巨 大 危 害 ， 导致癌 症和肺细胞损伤等 多 种 严 重 疾 病 ， 还会对环境造成 严重污染
［ １］
种不含有石棉的复合材料来替代石棉增强体密封材 料就显得 日 益 重 要 。 通 过 对 国 内 外 的 研 究 总 结 发 现， 采用混杂纤维制备密封材料是一种有效途径 。 在 近百年的发展和完善中 ， 制备传统石棉密封材料的工 艺已经基本成熟 ， 在制备非石棉垫片的过程中可以广 泛地采用和借鉴已有技术 。 目前 ， 非石棉纤维增强弹 性体垫片复合材料的制备工艺中比较成熟的主要包 括机模压法 、 胶乳抄取法和压缩成张法方法 。 本文综述了胶乳抄取工艺的基本流程及其混杂 纤维增强无石棉密 封 材 料 的 制 备 ， 并对所制备密封 材料进行了力学性 能 分 析 ， 找出了影响无石棉密封 材料性能的主要工 艺 参 数 和 材 料 配 比 ， 以期对未来 非石棉垫片的研究提供参考 。
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６］ 。 机填料 ［
） 复合材料的界面处理 。 所谓界面处理就是在 ２
７］ 这样 增强 体 表 面 涂 上 如 偶 联 剂 、 氧 化 剂 和 胶 粘 剂［
的表面处理剂 ， 使增 强 体 与 基 体 间 形 成 较 好 的 粘 接 界面 ， 目的是提 高 复 合 材 料 的 性 能 。 在 对 界 面 进 行 处理的过程中要特别注意 ， 因为当材料遭到破坏时 ， 都是从增强体和基体间的粘接界面开始的 。 直接混 合法和预处理法是 对 界 面 进 行 处 理 的 常 用 方 法 ， 这 ２ 种方法的基本原理都是通过加入改 性 剂 对 非 石 棉 纤维的有效表面进行改性 ， 但是前者虽然方法简单 ， 用量的多少也可以调节 ， 但是分散不好 ； 后一种处理 方法相较于前者 有 所 改 进 。 在 处 理 剂 的 用 量 上 ， 国 外进行过大量研究并确定出了各种处理剂的比例范 并联剂 围， 如偶联剂 为 纤 维 含 量 的 ０． ０％ ， ３％ ～１． 为其 １％ ～１ ０％ 。 ２ 胶乳的配制 １． 所制备悬浮液的好坏直接影响胶乳抄取的成 败， 这种悬浮液 （ 也称混合体系 ） 中含有胶乳 ， 制备过 程中需要高速搅拌 ， 搅拌过程中由于机械力的作用 破坏了胶 乳 的 稳 定 性 ， 从 而 使 一 些 液 体 不 溶 于 水。 这时可以通过采用带有正负电荷的胶乳来对其进行 吸附 ， 为此需要根据 配 方 称 取 适 量 的 橡 胶 乳 液 与 适 量的 ｐ 使 Ｈ 值调节 剂 一 起 放 入 球 磨 机 中 进 行 研 磨 ，
Hale Waihona Puke Baidu
。 为此 ， 禁用石棉及石棉制品在当今成为
了社会共识 ， 事实上 ， 早在 ２ 一些 ０ 世纪 ７ ０ 年代末期 ， 工业发达的国家就已经禁止或者限制其使用 ， 研发及 制备非石棉弹性体垫片对密封领域显得尤为重要 。 无石 棉 密 封 材 料 通 常 需 要 采 用 １ ５种以上有机 或无机纤维作为原 料 ， 按一定的配比得到新型密封 材料 ， 作为密封材 料 ， 需 要 同 时 具 备 力 学 性 能、 高温 性能 、 密封性能和 工 艺 性 能 好 的 特 点 ； 但 是， 目前要 同时满足上述各性 能 要 求 ， 还没有任何一种单一的 无机或者有机 纤 维 作 为 增 强 材 料 达 到 要 求 。 因 此 ， 作为研究密封材料 的 科 研 人 员 而 言 ， 研究和寻找一
１ 制备工艺
将非 石 棉 纤 维 、 弹性粘接剂和少量化学助剂等 按一定的配比就构成了所需要的非石棉垫片 。 各种
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参考文献
［ ］郑国伟 ．机修手册第一卷 — — — 设备修理设计 ： 上册 ［ １ Ｍ］ ． ： ， 北京 机械工业出版社 １ ９ ９ ３． ３版． ［ ］王先逵 ．机械加工 工 艺 手 册 ［ 北京 ： 机械工业出版 ２ Ｍ］ ． 社， ７． ２ ０ ０
］ ２ ４ － 。该工艺优点是 能导致整个 试 验 不 能 顺 利 进 行 ［
度差别很大 ， 因此在非石棉纤维的切短时 ， 如果其韧 ， 度较差 （ 如无机类 非 石 棉 纤 维 ） 初始长径比最好控 制在 ２ 而对 于 那 些 本 身 韧 度 很 好 的 非 石 棉 ０ ０ 较好 ； ， 纤维 （ 如无机纤维 ） 建议其长径 比 控 制 在 １ ０ ０ ０～１ ２ 较好 ， 否则不容易与橡胶和填料均匀分散混合 ， 导致 板材强度不够和纤 维 在 板 材 中 定 向 作 用 较 差 ， 甚至 难于成型 。 开松就 是 将 结 团 的 纤 维 分 散 开 来 ， 如果 不同的非石棉纤维 混 合 不 均 匀 ， 就很难保证材材的 强度 ， 因为混料过程 中 纤 维 与 弹 性 体 基 体 及 填 料 的 混合效应与纤维的 松 散 程 度 直 接 相 关 ， 所以应对混 合纤维进行开松 。 对 于 有 机 纤 维 ， 在开松过程中为 了消除因机械摩擦所产生的静电作用而使纤维再次 结转 ， 可在开松过程中加入少量石墨 、 炭黑或其他无

， 作者简介 ： 黄财明 （ 男， 工程师， 主要从事发动机零部 １ ９ ８ ２ －） 件制造工艺等方面的研究 。 收稿日期 ： ２ ０ １ ４ ０ ７ ２ ４ － －
责任编辑 李思文 ７
《 新技术新工艺 》 加工工艺与设备
１期 ０ １ ４年 第１ 新技术新工艺 ２ 橡胶是最常用的弹 性 粘 接 剂 ， 就其外观特征形式而 言， 主要有固态橡胶与乳状橡胶 ２ 类 ， 其主要作用是 将纤维增强弹性体垫片复合材料的各组成成分有机 地粘合在一起 。 所采用的非石棉大致分为有机非石 棉和无机非石棉 ， 在制备过程中 ， 可以将有机非石棉 与无机非石棉混合 在 一 起 进 行 配 比 ， 也可以单独使 用有机非石棉或单独使用无机非石棉来进行配比制 作， 主要是根据所需 要 制 备 的 无 石 棉 垫 片 的 性 能 要 求而定 ， 综合大量文献资料得知 ， 常用的非石棉纤维 有芳纶纤维 、 芳砜纶纤维 、 玻璃纤维 、 矿渣棉纤维 、 碳 纤维 、 植物纤维 和 石 墨 纤 维 等 。 由 于 制 备 过 程 的 需 要， 为保证顺利制得无石棉垫片 ， 在制备悬浮液的过 程中还要加入少量化学助剂 。 在制 备 工 艺 的 选 择 上 ， 主要介绍了胶乳抄取法 （ 又称造纸法或 Ｂ 制 备 无 石 棉 密 封 板 材， 这种 Ａ 法） 工艺借签了模压法 和 压 缩 成 张 法 ２ 种 工 艺 ， 同时也 借签了传统的石棉生产工艺 ， 其基本流程为 ： 将一种 造纸机械进行改良 ， 然后将悬浮液 （ 这种悬浮液是由 水、 胶乳 、 纤维 、 填料和化学辅料混和而成的 ） 放在机 械设备上逐渐脱 水 成 层 ， 经 过 压 缩、 干 燥 和 硫 化 后， 得到所需要的 产 品 。 悬 浮 液 是 一 种 含 水 分 散 体 系 ， 如果混合不均匀将 会 影 响 抄 取 成 张 的 性 能 ， 甚至可
加工工艺
设备
抄取无石棉垫片的制备及性能研究 ＊
贾有东 ， 刘美红
） （ 云南 昆明 ６ 昆明理工大学 机电工程学院 ， ５ ０ ５ ０ ０
摘 要： 石棉材料对环境及人体健康都会带来严重危害 ， 简要介绍了生产无石棉垫片所采用的工艺 。 因胶乳抄取法具有小型化和易操作 等 优 点 ， 主要对胶乳抄取法进行了总结归纳， 并从中找出影响垫片性 能的主要工艺参数 ； 同时 ， 对采用该工艺所制得的无石棉垫片的性能进行了介绍 ， 找出了制备无石棉垫 片 的材料配比 ， 以期为研制出价格更低 、 应用更广和综合性能更好的非石棉垫片提供参考 。 关键词 ： 抄取法 ； 无石棉垫片 ； 制备 ； 性能 中图分类号 ： １ 文献标志码 ： Ａ ＴＱ １ ７ ａ ｓ ｂ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｐ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｎ ｏ ｎ ｅ ｓ ｔ ｏ ｓ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｇ ａ ｓ ｋ ｅ ｔ ｂ Ｂ Ａ Ｐ ｒ ｏ － ｙ ｐ ｙ