專利名稱：：一種復(fù)合密封材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明專利涉及一種密封材料及其制造方法，具體地說是一種非金屬材料與金屬或非金屬復(fù)合所制成的密封材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
：在各種機(jī)械、化工、冶金、交通和制藥等裝置和設(shè)備中，為了防制液體或氣體等介質(zhì)的泄漏，需要在設(shè)備或管道連接處提供密封件以確保連接無泄漏。為此，一般采用各種材料作為密封元件，常用的包括各種橡膠密封材料、柔性石墨材料、聚四氟乙烯材料以及各種金屬-非金屬復(fù)合材料。這些密封材料均具有一定的優(yōu)缺點，如橡膠密封材料、聚四氟乙烯材料密封效果很好，但是抗蠕變松馳性能差，長期密封效果和使用壽命較差；柔性石墨密封效果和抗蠕變松馳效果較好，但是對介質(zhì)和設(shè)備有一定的污染，且加工、安裝不方便；現(xiàn)有的金屬-非金屬墊片一般具有較好的密封效果和使用壽命，但需要較高的密封比壓，很難適用于機(jī)動車、設(shè)備、玻璃鋼或塑料裝置和管道的密封要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是提供一種密封效果好、使用壽命長，具有一定重復(fù)使用性能的密封材料，特別適用于密封要求較高，但法蘭密封表面質(zhì)量較差，可提供的墊片比壓較低的密封場合，如機(jī)動車、工業(yè)縫紉機(jī)、塑料及玻璃鋼管道設(shè)備等的密封。本發(fā)明還提供所述密封材料的制造方法。本發(fā)明專利通過以下方案實現(xiàn)一種復(fù)合密封材料，由芯板和復(fù)合于芯板兩面的彈性膜層組成，芯板兩面分別復(fù)合橡膠或塑料等非金屬彈性材料，該彈性材料可以是一定厚度的膜層，該膜層主要是彈性發(fā)泡材料或非發(fā)泡材料。芯板表面需經(jīng)過一定的表面處理，處理方法包括采用偶聯(lián)劑、異氰酸酯類粘結(jié)劑或機(jī)械打毛等表面處理工藝以使芯板與彈性材料獲得較好的結(jié)合力。本發(fā)明包括1.以一定厚度的金屬材料(包括不銹鋼、碳鋼、銅、鋁合金等)或非金屬材料(包括塑料、石棉橡膠板、特種紙板等)作為復(fù)合密封材料的芯板；2.在芯板材料表面進(jìn)行一定的化學(xué)或機(jī)械處理，對于金屬芯板處理方式包括噴砂處理、化學(xué)活化處理、偶聯(lián)劑處理、表面粘結(jié)劑處理等，較好的處理方法是表面噴砂處理與表面粘結(jié)劑處理的并用；對于非金屬芯板可采用表面粘結(jié)劑處理，較好的處理用粘結(jié)劑主要是異氰酸酯類處理劑；3.在芯板表面通過機(jī)械或化學(xué)方式復(fù)合一定厚度的彈性膜層，該膜層主要是彈性發(fā)泡材料或非發(fā)泡材料。該彈性膜層由彈性基體材料、無機(jī)填料、硫化劑、防老劑、增塑劑、促進(jìn)劑、活性劑、發(fā)泡劑等，按一定比例混煉硫化而成，其組成及重量配比(以份計，在本發(fā)明中凡涉及配比均以重量配比份數(shù)計算)為a.彈性基體材料可以為丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚乙烯等；特別是丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠的一種或它們的混合物40-70，優(yōu)選55-65;b.無機(jī)體質(zhì)填料可以為碳黑、碳酸鈣、滑石粉、氧化鎂、硫酸鋇的一種或它們的混合物20-50，優(yōu)選25-35;c.硫化劑為硫或二硫化嗎啡啉0.03-0.1，優(yōu)選0.05-0.08;d.防老劑為N-苯基-e-萘胺(防老劑D)或N-苯基-N'-環(huán)己基對苯二胺(防老劑4010)中的一種或其混合物0.05-0.6，優(yōu)選0.2-0.5;e.增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)或磷酸三苯酯(TPP):0.5_2.0，優(yōu)選1.2-1.7;f.硫化促進(jìn)劑為二硫化四甲基秋蘭姆(促進(jìn)劑TT)及N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促進(jìn)劑CZ):0.1-0.8，優(yōu)選0.2-0.5;g.活性劑為氧化鋅及硬脂酸(CH3(CH2)16C00H):0.5-1.5，優(yōu)選0.8-1.4;h.發(fā)泡劑為發(fā)泡劑H或發(fā)泡劑AC等0-7，優(yōu)選1-5;本發(fā)明的方案之一為丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠的一種或它們的混合物40-70，碳黑5-30，碳酸鈣3-10，滑石粉2-10，氧化鎂1-5，硫酸鋇2-5，硫或二硫化嗎啡啉0.03-0.1，防老劑D或防老劑4010中的一種或其混合物0.05-0.6，DBP或TPP0.5-2.O，促進(jìn)劑CZ0.05-0.40，促進(jìn)劑TT0.05-0.40，氧化鋅0.35-1.5，硬脂酸0.05-0.50，發(fā)泡劑H0-7。本發(fā)明的優(yōu)選的方案之一為丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠的一種或它們的混合物55-65，碳黑10-25，碳酸鈣5-8，滑石粉5_8，氧化鎂3_5，硫酸鋇3_6，硫或二硫化嗎啡啉0.05-0.08，防老劑D或防老劑4010中的一種或其混合物0.2_0.5，DBP或TPP1.2-1.7，促進(jìn)劑CZ0.1-0.25，促進(jìn)劑TT0.1-0.25，氧化鋅0.6-1.0，硬脂酸0.6-0.7，發(fā)泡劑H1-5。本發(fā)明密封材料的一種制備工藝為a.在芯板材料表面進(jìn)行一定的化學(xué)或機(jī)械處理；b.膠料混煉將橡膠用開煉機(jī)塑煉后按硫化劑、無機(jī)填料、增塑劑、活性劑、防老劑、促進(jìn)劑、發(fā)泡劑的順序加入橡膠進(jìn)行混煉，取混煉好的膠料成張為一定厚度的板材c.經(jīng)混煉的膠料用有機(jī)溶劑溶解并攪拌成膠漿，將膠漿均勻涂覆在經(jīng)過處理的芯板表面，經(jīng)干燥即得涂覆彈性體的復(fù)合板材；或?qū)⒒鞜捄玫哪z料壓延成薄膜后均勻復(fù)合于經(jīng)過處理的芯板表面，即得涂覆彈性體的復(fù)合板材；d.將干燥的復(fù)合板材在烘箱或平板硫化機(jī)上進(jìn)行模壓硫化，硫化壓力為3-10MPa，硫化時間10-20min，硫化溫度120-150°C，經(jīng)硫化后的板材即為本發(fā)明的密封材料。e.使用時按需要沖裁成所需規(guī)格裝入密封法蘭面中即可達(dá)到密封效果。本發(fā)明的優(yōu)點是所制備的密封材料具有優(yōu)異的壓縮回彈性能、極好的長期耐壓密封性能和極低的壓縮永久變形性能，較長的使用壽命和與密封面極好配合性，可根據(jù)需要制備為密封墊片或板材，特別適用于密封要求較高，但密封法蘭表面質(zhì)量較差，可提供的墊片比壓較低的密封場合，如機(jī)動車、工業(yè)縫紉機(jī)、塑料及玻璃鋼管道設(shè)備等的密封。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，l為芯板，2為彈性膜層。圖2是本發(fā)明的制備工藝流程圖。具體實施方式實施例1將0.25mm厚碳鋼板經(jīng)噴砂處理后，在其表面均勻涂覆一層異氰酸酯溶液并干燥后備用。按重量比配置以下材料丁腈橡膠60，碳黑12.5，碳酸鈣7，滑石粉6，氧化鎂3，硫酸鋇4，硫0.1，防老劑D:0.2，DBP:1.7，促進(jìn)劑CZ:0.15，促進(jìn)劑TT:0.15，氧化鋅:1.O，硬脂酸0.7，發(fā)泡劑H:3.5。將丁腈橡膠用開煉機(jī)塑煉后按硫、碳黑、碳酸鈣、滑石粉、氧化鎂、DBP、氧化鋅、硬脂酸、防老劑D、促進(jìn)劑CZ、促進(jìn)劑TT、發(fā)泡劑H的順序加入橡膠進(jìn)行混煉，取混煉好的膠料成張為一定2mm厚的板材。將板材用甲苯溶解成膠漿，并將膠漿均勻涂覆于處理好的鋼板表面干燥后在烘箱中于15(TC下硫化15min即得本發(fā)明的密封板材。實施例2按以下重量比配置材料丁腈橡膠50，氯丁橡膠20，碳黑14，碳酸鈣7，硫0.l，防老劑D:0.2，DBP:1.7，促進(jìn)劑CZ:0.15，促進(jìn)劑TT:0.15，氧化鋅1.0，氧化鎂1，硬脂酸0.7，發(fā)泡劑H:4。按實施例1所述制備混煉膠，采用壓延機(jī)使膠料均勻涂覆于實施例1所述處理完成的鋼板表面，按實施例1方法進(jìn)行硫化即得本發(fā)明的密封板材。實施例3將實施例2所制備的混煉膠料，均勻涂覆于表面經(jīng)KH550偶聯(lián)劑處理的不銹鋼板表面，其余工藝按實施例2，即得本發(fā)明的密封板材。實施例4將0.2mm厚的聚乙烯板表面用異氰酸酯溶液處理后，按實施例2所述均勻復(fù)合混煉膠并硫化即得本發(fā)明的密封板材。實施例5將實施例1所制備的混煉膠料，均勻涂覆于表面僅經(jīng)噴砂處理的碳鋼板表面，其余工藝按實施例l，即得本發(fā)明的密封板材。實施例6將實施例1所制備的混煉膠料，均勻涂覆于表面僅經(jīng)異氰酸酯粘結(jié)劑處理的碳鋼板表面，其余工藝按實施例l，即得本發(fā)明的密封板材。實施例7表1所示為實施例1所制備的復(fù)合密封材料的基本性能以及與常用密封材料的性能比較。由表可見，所制備的復(fù)合密封材料與其它密封材料相比具有優(yōu)異的壓縮回彈性能，杰出的抗蠕變松弛性能和最好的密封性能。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注1試驗結(jié)果因試樣厚度而有一定差異。實施例8表2是實施例1、實施例3、實施例5、實施例6所制備復(fù)合密封材料主要性能比較。由表可見，對芯板進(jìn)行不同的表面處理，對壓縮回彈性能、密封性能基本沒有影響，但對材料的蠕變松弛性能、耐介質(zhì)性能影響較為明顯，綜合采用表面噴砂處理和粘結(jié)劑處理的實施例1明顯具有較其它處理方式更好的綜合性能。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種復(fù)合密封材料，其特征是，由芯板和復(fù)合于芯板兩面的彈性膜層組成，所述芯板是經(jīng)過表面處理的金屬或非金屬材料，所述彈性膜層為非金屬膜層，選自彈性發(fā)泡材料或非發(fā)泡材料，以機(jī)械或化學(xué)方式復(fù)合于芯板表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合密封材料，其特征是，芯板為金屬芯板，選自不銹鋼、碳鋼、銅、鋁合金之一種，其表面處理方式包括噴砂處理、化學(xué)活化處理、偶聯(lián)劑處理、表面粘結(jié)劑處理。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合密封材料，其特征是，表面處理方式包括表面噴砂處理與表面粘結(jié)劑處理的并用。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合密封材料，其特征是，芯板為非金屬芯板，選自塑料、石棉橡膠板、特種紙板之一種，其表面處理方式為表面粘結(jié)劑處理，所述粘結(jié)劑選自異氰酸酯類處理劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合密封材料，其特征是，所述彈性膜層由彈性基體材料、無機(jī)填料、硫化劑、防老劑、增塑劑、促進(jìn)劑、活性劑、發(fā)泡劑中之幾種混煉硫化而成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合密封材料，其特征是，彈性基體材料選自丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚乙烯中之一種或幾種，重量份數(shù)為40-70;無機(jī)體質(zhì)填料選自碳黑、碳酸鈣、滑石粉、氧化鎂、硫酸鋇中之一種或幾種的混合物，重量份數(shù)為20-50;硫化劑為硫或二硫化嗎啡啉重量份數(shù)0.03-0.1;防老劑為N-苯基-e-萘胺或N-苯基-N'-環(huán)己基對苯二胺中的一種或其混合物重量份數(shù)0.05-0.6;增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯重量份數(shù)O.5-2.0;硫化促進(jìn)劑為二硫化四甲基秋蘭姆及N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺重量份數(shù)0.1-0.8;活性劑為氧化鋅及硬脂酸重量份數(shù)0.5-1.5;發(fā)泡劑為發(fā)泡劑H或發(fā)泡劑AC:重量份數(shù)0_7。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合密封材料，其特征是，彈性基體材料選自丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠的一種或它們的混合物，重量份數(shù)為55-65;無機(jī)體質(zhì)填料可以為碳黑、碳酸鈣、滑石粉、氧化鎂、硫酸鋇的一種或它們的混合物，重量份數(shù)為25-35;硫化劑為硫或二硫化嗎啡啉，重量份數(shù)為0.05-0.08;防老劑為N-苯基-13-萘胺或N-苯基-N'-環(huán)己基對苯二胺中的一種或其混合物，重量份數(shù)為0.2-0.5;增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯，重量份數(shù)為1.2-1.7;硫化促進(jìn)劑為二硫化四甲基秋蘭姆及N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，重量份數(shù)為0.2-0.5;活性劑為氧化鋅及硬脂酸，重量份數(shù)為0.8-1.4;發(fā)泡劑為發(fā)泡劑H或發(fā)泡劑AC:重量份數(shù)為1-5。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7任一所述的復(fù)合密封材料，其特征是，彈性膜層的組成為丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠的一種或它們的混合物，重量份數(shù)為40-70，碳黑重量份數(shù)為5-30，碳酸鈣重量份數(shù)為3-10，滑石粉重量份數(shù)為2-10，氧化鎂重量份數(shù)為1-5，硫酸鋇重量份數(shù)為2-5，硫或二硫化嗎啡啉重量份數(shù)為0.03-0.1，N-苯基-13-萘胺或N-苯基-N'-環(huán)己基對苯二胺中的一種或其混合物的重量份數(shù)為0.05-0.6，鄰苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯的重量份數(shù)為0.5-2.0，N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的重量份數(shù)為0.05-0.40，二硫化四甲基秋蘭姆的重量份數(shù)為0.05-0.40，氧化鋅重量份數(shù)為0.35-1.5，硬脂酸重量份數(shù)為0.05-0.50，發(fā)泡劑H重量份數(shù)為0-7。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合密封材料，其特征是，彈性膜層的組成為丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠的一種或它們的混合物重量份數(shù)為55-65，碳黑重量份數(shù)為10-25，碳酸鈣重量份數(shù)為5-8，滑石粉重量份數(shù)為5-8，氧化鎂重量份數(shù)為3-5，硫酸鋇重量份數(shù)為3-6，硫或二硫化嗎啡啉重量份數(shù)為0.05-0.08，N-苯基-|3-萘胺或N-苯基-N'-環(huán)己基對苯二胺中的一種或其混合物重量份數(shù)為0.2-0.5，鄰苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯的重量份數(shù)為1.2-1.7，N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺重量份數(shù)為0.1-0.25，二硫化四甲基秋蘭姆的重量份數(shù)為0.1-0.25，氧化鋅重量份數(shù)為0.6-1.O，硬脂酸重量份數(shù)為0.6-0.7，發(fā)泡劑H重量份數(shù)為1-5。10.如權(quán)利要求7至9任一所述的復(fù)合密封材料的制備工藝，包括以下步驟a.在芯板材料表面進(jìn)行一定的化學(xué)或機(jī)械處理；b.膠料混煉將橡膠用開煉機(jī)塑煉后按硫化劑、無機(jī)填料、增塑劑、活性劑、防老劑、促進(jìn)劑、發(fā)泡劑的順序加入橡膠進(jìn)行混煉，取混煉好的膠料成張為一定厚度的板材；c.經(jīng)混煉的膠料用有機(jī)溶劑溶解并攪拌成膠漿，將膠漿均勻涂覆在經(jīng)過處理的芯板表面，經(jīng)干燥即得涂覆彈性體的復(fù)合板材；或?qū)⒒鞜捄玫哪z料壓延成薄膜后均勻復(fù)合于經(jīng)過處理的芯板表面，即得涂覆彈性體的復(fù)合板材；d.將干燥的復(fù)合板材在烘箱或平板硫化機(jī)上進(jìn)行模壓硫化，硫化壓力為3-10MPa，硫化時間10-20min，硫化溫度120-150°C，經(jīng)硫化后的板材即為本發(fā)明的密封材料；e.使用時按需要沖裁成所需規(guī)格裝入密封法蘭面中即可達(dá)到密封效果。全文摘要本發(fā)明公開了一種新型的密封材料，由芯板和復(fù)合于芯板兩面的彈性膜層組成，所述芯板是經(jīng)過表面處理日的金屬或非金屬，所述彈性膜層選自彈性發(fā)泡材料或非發(fā)泡材料，以機(jī)械或化學(xué)方式復(fù)合于芯板表面形成膜層。本發(fā)明密封材料的結(jié)構(gòu)簡單，具有優(yōu)異的壓縮回彈性能、極好的長期耐壓密封性能和極低的蠕變松弛性能，較長的使用壽命和與密封面極好的配合性。文檔編號B29C71/00GK101747862SQ20091020142公開日2010年6月23日申請日期2009年12月18日優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日發(fā)明者許英,謝蘇江申請人:上海駿焱化工材料有限公司