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![一种用于密封的石墨材料的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/1abc6b1759fb770bf78a6529647d27284a733777.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711445228.1(22)申请日 2017.12.27(71)申请人 天津锦美碳材科技发展有限公司地址 300180 天津市河东区津塘路174号研发楼201(72)发明人 臧文平 吕海龙 窦文鑫 赵夕 韩雪 殷正娥 李琳慈 (51)Int.Cl.C04B 35/532(2006.01)C04B 35/622(2006.01)(54)发明名称一种用于密封的石墨材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种用于密封的石墨材料的制备方法。
主要原料包括人造石墨、高耐磨碳黑与沥青，依次经过磨粉、筛分、配料、混捏、等静压成型、焙烧、石墨化、树脂浸渍等工艺步骤后制得密封用石墨材料。
本密封用石墨材料制备工艺操作简单，充分利用资源，成品率高，节约成本，且具有优良的密封、耐磨、耐腐蚀等性能。
权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 108083807 A 2018.05.29C N 108083807A1.一种用于密封的石墨材料的制备方法，其特征在于：它采用沥青为粘结剂，将粘结剂按比例加入到人造石墨粉与高耐磨碳黑的混合物中，经过充分混捏之后再将其按照程序进行等静压成型，对成型之后的坯料依次进行焙烧、石墨化与树脂浸渍等处理即可得所述密封用石墨材料。
2.根据权利要求1所述的用于密封的石墨材料的制备方法，其特征在于：所述的沥青所占比例为15%～30%，人造石墨粉所占比例为50%～70%，高耐磨碳黑所占比例为5%～20%。
3.根据权利要求1所述的用于密封的石墨材料的制备方法，其特征在于：所述的沥青与人造石墨粉和高耐磨碳黑混合物的充分混捏，混捏过程需要进行加热，加热温度为150℃～350℃。
4.根据权利要求1所述的用于密封的石墨材料的制备方法，其特征在于：所述的人造石墨粉粒径为≤10μm。
5.根据权利要求1所述的用于密封的石墨材料的制备方法，其特征在于：所述的高耐磨碳黑粒径为≤50μm。
![一种高性能石墨密封材料的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/2493745cb94ae45c3b3567ec102de2bd9605dee9.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810819092.4(22)申请日 2018.07.24(71)申请人 哈尔滨电碳厂地址 150025 黑龙江省哈尔滨市呼兰区利民开发区电碳路北、无锡大街东(72)发明人 陈明礼 梁世林 马庆春 邵泽钦 吕洪全 殷景峰 (74)专利代理机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司 23211代理人 邓宇(51)Int.Cl.C04B 35/532(2006.01)C04B 35/64(2006.01)B28B 7/00(2006.01)(54)发明名称一种高性能石墨密封材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种高性能石墨密封材料的制备方法，属于碳材料加工技术领域。
该方法是将粒径在10μm以下的超细焦粉、粒径在50μm以下的石墨粉和粒径在50μm以下的沥青焦粉混匀，再加入软化点为70℃-100℃、残碳率为30wt％-50wt％的中温沥青，混捏后轧片，冷却后破碎磨粉，制成压粉；通过环形压型模具压制成型，将环形预制生坯放置在密闭的坩埚中焙烧，完成后进行浸渍，浸渍完成后装入石墨化炉进行石墨化，石墨化完成后获得石墨密封材料。
本发明石墨密封材料致密均匀，耐磨性好，石墨化度高，机械强度高，气孔率低，并且成型率和焙烧成品率得到了提高，节省原料、降低生产成本。
权利要求书3页 说明书9页 附图1页CN 108821770 A 2018.11.16C N 108821770A1.一种高性能石墨密封材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)将粒径在10μm以下的超细焦粉、粒径在50μm以下的石墨粉和粒径在50μm以下的沥青焦粉混匀，获得混合料；2)向步骤1)获得的混合料中加入软化点为70℃-100℃、残碳率为30wt％-50wt％的中温沥青，混捏2h-3h料温达到150℃-170℃，然后在130℃-150℃下轧片，轧片后冷却，破碎磨粉，制成压粉；3)将步骤2)获得的压粉通过环形压型模具在室温和50MPa-100Mpa的条件下进行压制成型，得到环形预制生坯；4)将步骤3)获得环形预制生坯放置在密闭的坩埚中，按预定升温曲线进行焙烧，坩埚内外填充冶金焦，焙烧完成后将制品在温度为150℃-300℃、压力为1MPa-3MPa、时间大于5h 的条件下以沥青为浸渍剂进行浸渍，重复上述焙烧和沥青浸渍过程2-3次；5)将经过步骤4)焙烧和浸渍后的坯体装入石墨化炉，用0.5～5mm及5～20mm两种焦碳为填料，灰份含量在5％以下的炭黑为保温料，按预定石墨化曲线进行石墨化处理，石墨化完成后获得石墨密封材料。
高性能柔性石墨复合增强密封材料的配方设计
高山;甄捷;王萍;高庆山
【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》
【年(卷),期】2005(010)003
【摘要】依据柔性石墨和现代橡胶的理论对高性能柔性石墨复合增强密封材料的原料进行实验选择,通过正交设计等数理统计的方法进行配方优化设计的实验研究,确定了可以制备具有高性能的柔性石墨复合增强密封材料的合理配方.研究结果表明:增塑剂DOP为2份、固体古马隆为10份、C9石油树脂为4份时,复合材料的柔软性和压缩回弹性最好;丁睛树脂100份,柔性石墨320份,碳黑15份,碳纤维8份,软化体系4.5份,制备的橡胶基柔性石墨复合密封材料的力学性能最佳,其拉伸强度达11.4MPa.
【总页数】2页(P63-64)
【作者】高山;甄捷;王萍;高庆山
【作者单位】哈尔滨理工大学,应用科学学院,黑龙江,哈尔滨,150080;哈尔滨理工大学,应用科学学院,黑龙江,哈尔滨,150080;哈尔滨理工大学,学报编辑部,黑龙江,哈尔滨,150040;哈尔滨理工大学,应用科学学院,黑龙江,哈尔滨,150080
【正文语种】中文
【中图分类】TU313
【相关文献】
1.高性能柔性石墨复合增强密封材料的制备工艺 [J], 甄捷;高山;张晓红;高庆山
2.碳纤维增强柔性石墨密封材料的研究及利用 [J], 蔡文有;陈志华
3.纤维增强柔性石墨-橡胶密封材料的制备及性能研究 [J], 谢苏江;蔡仁良
4.柔性石墨增强密封材料的制备工艺 [J], 张宝杰;宋南哲;杨雪彬;许霞;张东伟
5.柔性石墨复合密封材料制品的物理性能和机械性能研究 [J], 张江锋
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第11卷 第3期2006年6月哈尔滨理工大学学报J OURNAL HARB I N UN I V .SCI .&TEC H.Vo l 111N o 13 Jun.,2006柔性石墨增强密封材料的制备工艺张宝杰1, 宋南哲2, 杨雪彬3, 许 霞1, 张东伟1(1.哈尔滨工业大学市政环境学院,黑龙江哈尔滨150090;2.黑龙江省环境监测站黑龙江哈尔滨150056;3.哈尔滨理工大学应用科学学院,黑龙江哈尔滨150080)摘 要:柔性石墨密封材料具有良好的耐温、抗氧化、耐腐蚀性,并具有较好的压缩性能,是替代石棉制品最好的密封材料.但其强度低、密封性及柔软性和回弹性差等致命缺点仍然制约着它的应用范围.利用正交设计的数理统计方法进行了配方的优化设计,得到制品的各项指标优异、硫含量低的柔性石墨复合增强密封材料,扩大了柔性石墨在密封领域的应用范围.关键词:复合材料;增强密封材料;工艺研究中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:1007-2683(2006)03-0041-03The Preparati o n Techni q ue of Non -ri g i d Graphit eCo mposit e Enhancing Sealing Mat erialZ HANG Bao -jie 1, SONG N an-zhe 2, YANG X ue -bin 3, XU X ia 1, Z HANG Dong-w ei1(1.S chool ofC i vil and Environm ent ,H arb i n I n stitute of Indu stry T echnology ,H arb i n 150090,Ch i na ;2.H eilongji ang Prov i nce Environm en t a lM on itiri ng C en tral S t ati on,H arb i n 150056,C h i na ;3.Appli ed Science College ,H arb i n Un i v .Sc.i Tech.,H arb i n 150080,C h i na)Abst ract :Non-rigid graph ite seali n g m ateri a l is of exce llent qualiti e s aga i n st h i g h te m perature ,oxygenation ,radiation,erosion as w e ll as a good elastic ity agai n st pressure ,w hich enable it to be the best substitute for asbestosas sealing m ateria.l Bu t it is of so m e fata l faulties like poor strength ,poor sealing effec,t poor bendab ility and poor elasticity as w e l.l I n th i s paper ,usi n g i n tersecti n g and o t h er m athe m atica l statistica l m ethods ,experi m en tal re -search on opti m izi n g prescri p ti o n design and preparation technical condition w as m ade and high-standard non -rig i d graph ite co m posite enhanc i n g seali n g m ater i a lw as produced .The product is of al-l i n dex ex ce llence and w ith lo w su l p hur conten,t w h i c h m akes t h e exten t o f app l y i n g non -rig i d graphite in sea li n g area ex tended greatly .K ey w ords :non -r i g i d g raphite ,h i g h-standar d ;co m posite enhance m en;t preparation techn i q ue收稿日期:2006-04-20基金项目:黑龙江省教育厅科学技术研究项目(10541060)作者简介:张宝杰(1967-),男,哈尔滨工业大学副教授.随着现代技术和超导技术等高新工业技术的发展,传统的石棉类密封材料在性能上已不能适应高新技术工业对工程密封材料越来越高的需要.国际上近年来逐渐发展起来,并使用的柔性石墨密封材料,虽因其具有较好的密封优点,在一些密封领域取代了石棉类密封材料,但柔性石墨材料由于密度低,比表面积大,流动性差,易碎,不便冲压等缺点,仍然制约着它在高新技术中的应用范围.同时,由于柔性石墨是有空隙的材料,它的表面可以吸收一定量的水或油,致使连接面有粘结性,若直接用它作为密封材料,要做到紧密密封是比较困难的.再者,柔性石墨是由石墨蠕虫组成的,若不用粘结剂,材料内部的结合仅靠机械的咬合力成型,其强度低、耐磨性差、不抗冲刷.试验研制的柔性石墨复合增强密封材料(以下简称复合材料)可改变上述弊端,可使复合材料作为密封材料的替代产品应用于密封系统.1 原材料的选择制备复合材料成功的关键在于对原材料的选择.据文[1-3],膨胀石墨的膨胀容积可达自身容积的数百至数千倍,但用于制造复合材料的具有工业应用意义的可膨胀石墨的膨胀容积为80~300倍,且要求硫含量小于1000L g #g -1.而目前市场上可见到的产品均很难满足要求,为此自行研制了符合国标规定GB10698-89的低硫可膨胀石墨,并将其定为研制原料[4].为改进丁腈橡胶的某些性能,经筛选,用氯化聚乙烯与丁腈橡胶并用,产物不但相溶性好,而且其强度提高,耐臭氧性能和抗老化性能明显改善.选用通用碳纤维作为增强纤维;选用天然磷片石墨粉、补强碳黑、氧化镁、氧化锌及少量无机短纤维作复合补强填充剂.选择邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、固体古马隆(固体苯并呋喃茚树脂)增塑剂合用可改善和提高胶料的加工性能和制品的物理机械性能;选用异丙基三异硬脂酰基钛酸脂(TTS),可提高复合材料的拉伸强度、抗冲击强度、伸长率、老化性能、表面光洁度、尺寸稳定性等物理机械性能;选用价格低廉的N -苯基-B -萘胺(防老化剂D )与防护性能特佳的N -异丙基-N .-苯基对苯二胺(防老化剂4010NA )作复合防护助剂;为降低制品的硫含量,提高硫化速度,缩短硫化的时间,提高生产效率,采用无硫快速硫化体系;选用硬脂酸和聚乙烯蜡作复合润滑剂.2 复合材料制备工艺条件的研究复合材料的制备工艺,采用橡胶混炼加工工艺,其工艺流程如图1所示.试验研制的复合材料,由于采用了橡胶加工工艺,所以工艺性能与配方关系非常密切[4].211 可塑度与胶料性能的关系胶料的可塑度可通过生胶品种的选择、塑炼程度及加入软化剂和填料加以调节.丁腈胶的可塑度较大,可通过2段或3段塑炼来提高塑炼效果,使其质量均匀,也可用加入软化剂和填料的方法来改善塑炼效果.在配合体系中选用适量的古马隆、DOP 和石油树脂做软化剂,选用碳纤维、柔性石墨及无机填料做填充剂,收到了较好效果.212 复合材料的混炼性能所谓混炼性能是指配合剂是否容易与橡胶溶合并易分散.各种配合剂的混炼性能取决于它对橡胶的互溶性或浸润性.填充剂对混炼胶的特性影响很大.为了获得较好的混炼效果,使填料能在橡胶中较好地分散,可对其进行化学改性,以提高其与橡胶大分子的相互作用活性.硬脂酸、钛酸脂偶联剂及低分子高聚物可明显改善石墨等混炼特性和其他工艺性能.在实验中选用钛酸脂偶联剂TTS,不但改变了石墨只能做隔离剂不能做填充剂的陈旧观念,实现了高填充,而且改善了加工性能.213 复合材料的压延性能通过对生胶采用适当的时间进行塑炼来增加强度;通过加大填料的加入量来改善丁腈胶收缩率大的缺点;通过加入适量的古马隆树脂,石油树脂等来增加胶料的流动性,减少收缩性,提高压延性能;由于压延操作的温度较高,所以应选用不易产生焦烧的硫化体系,试验选用的CZ 系硫化剂可使门尼焦烧时间延长,以保证压延胶料的性能.214 硫化工艺条件的正交实验研究影响硫化胶工艺性能的因素主要有3个:①注压压力;②注压时间;③注压温度.试验采用正交设计的方法来确定工艺条件,拟用L 4(23)正交表试验,试验方案及结果见表1.由表1可知:注压硫化压力为80MPa ,注压硫化时间为30m in ,注压硫化温度为140e 时,硫化胶的质量最好.42哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报 第11卷表1 硫化工艺条件的正交试验方案及结果表编号A 注压压力/M Pa B 注压时间/m i n C 注压温度/e 硫化胶的质量情况17020140一般 欠硫27030145良 过硫38020145良 起泡48030140优3 复合材料的基本性能分析311 基本性能复合材料的基本性能及与纯柔性石墨板、柔性石墨橡胶复合板的基本性能对比,见表2.312 对比分析从表2可以看出,柔性石墨复合增强密封板材的各项性能均比较好,特别是拉伸强度、压缩率、柔软性及气密性等性能优异.而其余各项性能则与柔性石墨橡胶复合板相近,这是由于其主要组分橡胶和柔性石墨相同的缘故.柔性石墨增强密封材料既保持了纯柔性石墨板材的某些优点,同时又克服了纯柔性石墨板材的拉伸强度低、柔软性和回弹性差、气密性低等诸多缺点.这种材料的许多性能都优于柔性石墨橡胶复合板材,是一种新型的密封材料,且因其硫含量低,扩大了柔性石墨材料在密封领域的应用范围.参考文献:[1] 谢苏江.柔性石墨及其复合密封材料的研究和发展[J].化工设备与防护,2004(4):50-52.[2] 朱磊宁,谢苏江,万风岭.胶乳抄取碳纤维增强无石棉密封材料配方研究[J].非金属矿,2005(3):54-57.[3] 甄 捷,乔英杰,王慎敏.低硫可膨胀石墨制备工艺研究[J].哈尔滨理工大学学报,2005,10(3):54-55.[4] 谢遂志,刘登祥,周鸣峦.橡胶工业手册)))生胶与骨架材料[M ].北京:化学工业出版社,1989.(编辑:董 晶)(上接第40页)了均匀稳定A g 掺杂T i O 2溶胶,溶胶中硝酸银通过高温煅烧可分解形成Ag 掺杂T i O 2薄膜和粉体.3)通过与薄膜相同条件制得的粉体的XRD 分析结果表明,本试验350~500e 煅烧温度范围内得到粉体和薄膜中T i O 2的晶型为锐钛矿相,计算得到颗粒尺寸为十几纳米左右,其中Ag 掺杂T i O 2薄膜中Ag 以金属单质形式存在.4)通过薄膜的SE M 分析结果表明,薄膜与玻璃结合牢固均匀,在350~500e 煅烧温度范围内的薄膜中颗粒尺寸为十几纳米左右,且分布较为均匀.其中400e 煅烧、镀膜4次的薄膜断面厚度为1013L m 左右,厚度分布均匀.参考文献:[1] 高 濂,郑 珊,张青红.纳米氧化钛光催化材料及应用[M ].北京:化学工业出版社,2002.[2] 李晓平,徐宝琨,刘国范,等.纳米T i O 2光催化降解水中有机污染物的研究与发展[J].功能材料,1999,30(3):242-245.[3] TERABE K ,KATO K,K I YAZ AK IH,et a.l M icrostru t u re and Crystallizati on Behav i ou r ofT i O 2Prec u rsor Prepared by the So l -gelM ethod U singM etalA lkoxi d e [J].J .ofM at e .Sc,i 1994,29:1617-1622.[4] 蔡乃才,董庆华.悬浮体系中的半导体光催化及其应用[J ].化学通报,1991(7):9-15.(编辑:董 晶)43第3期张宝杰等:柔性石墨增强密封材料的制备工艺。
