[发明专利]耐高温高压的石棉绝缘密封垫片材料及制备方法

说明书

本发明属于高温高压密封技术领域，公开了一种耐高温高压的石棉绝缘密封垫片材料及制备方法，抗温抗压密封材料由如下重量百分比的组分组成：温石棉纤维50％‑65％；炭黑3.0％‑6.0％；矿物填充料15％‑25％；有机/无机共混共絮凝粘结剂8％‑25％；化学助剂2％‑5％；制备方法包括步骤：A、制备有机/无机共混共絮凝粘结剂；B、炼胶：C、稀释；D、辊压硫化：将稀释共混胶剂辊压成张、硫化处理后得到抗温抗压密封材料。本发明具有结构紧密、抗高温、抗蒸汽介质高压的特点，可满足温度不高于350℃，密封介质压力不高于20MPa，绝缘不高于150MΩ，温度和压力有一定波动的工况使用。

技术领域

本发明属于高温高压密封技术领域，具体涉及一种耐高温高压的石棉绝缘密封垫片材料及制备方法。

背景技术

随着我国经济的蓬勃发展，我国的汽车工业、船舶工业、石化工业、内燃机工业、核能发电工业以及航空航天工业，近十年来一直以突飞猛进的速度在蓬勃发展。密封垫片是这些工业中不可或缺的重要部件，与这些工业的发展相关的环保问题，安全问题，应用性能质量都有着唇齿相依的关系。在密封材料的技术领域里，西方的先进国家的密封行业一直在不断研发创新，而我国的密封材料无论在配方结构或生产技术都与西方先进国家的企业存在一定的距离。也因此我国目前的高档密封材料，几乎都由西方国家垄断。

在核能发电应用的密封系统中，高温高压是常见的应用工况条件。一些环境下，水介质温度常会超过350℃(>350℃)，压力常会超过15MPa(>15MPa)，且同时伴有温度和压力波动及绝缘隔离需求。目前国内尚无合格的密封产品可供使用，国外的高档材料虽然能接近上述的应用条件，但在耐久循环试验时仍然不能理想运作。

目前现有绝缘垫片主要包括石棉垫片、非/无石棉垫片、橡胶垫片、聚四氟乙烯垫片、环氧树脂垫片、云母垫片及绝缘符合垫片。有些材料在仅耐高温或仅耐高压等单一情况下是理想的，但是却无法具备良好的综合性能。金属垫片材料的抗温抗压性能良好，但无法达到绝缘性能要求。如能及时研发出符合上述物理性能，又能符合耐久应用要求的密封材料，对提升我国密封材料的技术水平，会有深远的影响。

要研发出能在这样严峻工况条件下使用的密封材料，主要的技术难点有几方面：

1、结构需要高度紧密结合性：高度紧密结合性是指材料的原料成分组合成的结构不但要紧密，成分间的互相粘附结合也需要强韧坚固，材料具备这样的结构条件才能抵抗高内压的冲击和高法兰压力(螺栓拧紧力)的挤压。

2、一般密封材料使用的粘接剂以富弹性的高分子(橡胶)为主，可是合成橡胶的耐温性只能达230℃左右，密封材料要达到＞350℃的耐温性能，橡胶粘接剂必需要通过改性才能具备有效的抗温性能。

3、高性能材料需要在蒸汽的工作环境进行密封，密封材料必须具备有效的抗水性能以避免材料因与水接触而破坏了结构的紧固性与密封性。

石棉的抗温性高(>800℃)，强韧性高，柔曲性好，而且抗化学能力极佳，是制造高温高压密封材料的优选原料。石棉有致癌可能性早已在相关行业传闻，需要一提的是关于使用石棉的安全性问题：石棉可分为温石棉，青石棉，铁石棉，闪石棉。经等等。中外多位矿物学、病理学、毒性学专家学者长期达的比较试验证明，温石棉是相对最安全的无机纤维材料(资料来源：2017-04-12选矿技术网)。自从2004年，瑞士著名的吸入毒物专家、多国政府毒物学顾问大卫·伯恩斯坦博士公布“温石棉可以安全使用”的实验结果之后，中国、俄罗斯、加拿大、印度、巴西、墨西哥等国多位矿物学、病理学、毒性学专家，经过各自的科学实验，得出与伯恩斯坦博士完全一致的结论。同时武汉理工大学于2014年3月10日在该校的430070号科学报道文献指出正确使用温石棉是安全的。北京中国安全生产研究院在“中国安全生产科学技术”杂志(2018年第14卷第1期)对安全使用温石棉的法规也提出了建议，按照这些建议，中国非矿协会指出只要严格按照国际劳工组织162号文件《安全使用石棉公约》和172号文件《安全使用石棉建议书》，使用温石棉是安全的。