[发明专利]一种化工泵反应烧结密封环的制备方法

说明书

本发明属于属于陶瓷材料技术领域，尤其是一种化工泵反应烧结密封环的制备方法，制备方法简单,而采用高效率、节能环保、易于控制的电子束固化工艺，基于电子束引发固化机理,采用改性聚碳硅烷和不饱和有机聚氮硅烷组成固化体系,并通过对聚碳硅烷的改性处理过程引入，掺杂金属钛、锌、锆，经电子束辐照交联得到聚合物陶瓷前驱体,后在无压氮气保护下,经热解得到反应烧结密封环，具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、高温蠕变小、抗氧化性能好、热腐蚀性能好、摩擦系数小等诸多优异性能，适宜于化工泵应用。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，尤其是一种化工泵反应烧结密封环的制备方法。

背景技术

密封环是一种带有缺口的环状密封件，把它放置在套筒的环槽内，套筒与轴一起转动，密封环靠缺口被压拢后所具有的弹性而抵紧在静止件的内孔壁上，即可起到密封的作用。各个接触表面均需经硬化处理并磨光，传统的化工泵密封环由塑料、石墨、铸铁、青铜、不锈钢和硬质合金等材料制成。随着我国工农业生产和科学技术的迅速发展，对化工泵密封材料提出了越来越高的要求，特别在高速、高压、高温、强腐蚀及有硬颗粒和结晶体存在的苛刻条件下，要求机械密封材料具有致密、高硬度、高耐腐蚀性、高耐磨性等特点。而传统材料在某些场合就不能胜任，以往在化工泵及农用潜水泵中得到较广泛的应用的陶瓷密封环，根据不同使用条件采用纯氧化铝和以氧化铝为基础，添加不同金属粉末作为原料经成型和还原气氛下烧结而成。为增加制品强度，采取添加了适量结晶阻化剂和控制烧结温度的措施，聚合物前驱体法可以通过对聚合物的分子设计和对热处理工艺的优化来调控陶瓷产物的化学成分和结构组成,进而获得期望的材料性能，该工艺的另一个特点是有机物裂解温度低,产物活性高,可在较低温度下获得所需的陶瓷材料，如CN201110228782.0用于陶瓷密封环的复合材料及其制备方法，公开了“烧结温度1700~1800℃，用于制造密封环”，但制备工艺复杂，较难控制属于传统的陶瓷密封环制备方法，受到极大的限制和制约，目前市场上采用聚合物陶瓷前驱体热解转化法制备陶瓷材料是一种较为先进的方法。与其他方法相比,该方法制备的陶瓷材料结构均一,形式多样,成型方法简便。前驱体自身组成和分子结构决定其成型时的方式和效率。然而目前采用的成型方式主要是热交联和等静压交联或者基于巯基-乙烯基光固化工艺，仍然具有适用性不强，工艺复杂的缺陷，本领域技术人员为解决上述问题，亟待开发一种化工泵反应烧结密封环的制备方法以满足现有的市场需求和性能要求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种化工泵反应烧结密封环的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种化工泵反应烧结密封环的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份数计，3.5~5.0份有机聚氮硅烷溶解在10~15份四氢呋喃溶剂中，匀速磁力搅拌10~15min，使之混合均匀，然后慢慢滴加1~1.5份的异氰酸酯，保持连续的匀速磁力搅拌，35~40℃条件下反应24h，反应结束后，通过高真空泵去除产品中的四氢呋喃溶剂以及异氰酸酯，得不饱和有机聚氮硅烷；

（2）将聚碳硅烷、乙酰基丙酮锆、二茂钛按照重量份数比68~75∶5~8∶5~7均匀混合转移至反应釜中，加入聚碳硅烷重量0.01~0.02%的环烷酸锌，在氮气保护氛围下，缓慢加热，升温至250~265℃后恒温反应12~14h后，冷却至室温，得改性聚碳硅烷；

（3）按重量份数计，将步骤（1）得到的不饱和有机聚氮硅烷65~71份和步骤（2）得到改性聚碳硅烷27~33份混合，振荡使其混合均匀,真空脱泡后,倾入石英玻璃模具,在氮气保护下，放入EB120/20-200LD型电子束扫描仪中2~9kGy辐照剂量下电子束固化1~10s，关闭加速器，得聚合物陶瓷前驱体；

（4）步骤（3）得到的聚合物陶瓷前驱体在氮气保护下,在高温管式烧结炉内进行反应烧结,即得。

进一步的方案，所述异氰酸酯为甲基丙烯酸异氰酸酯基乙酯、间-异丙烯-α,α-二甲基苄基异氰酸酯或甲基苯乙烯二异氰酸酯的其中一种。