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柔性石墨纸作为密封材料的现状及存在的问题

    柔性石墨纸作为密封材料的现状及存在的问题20世纪60年代美国杜邦公司最先推出柔性石墨纸产品“,到目前为止该产业的发展已有近30年的历史。与传统的密封材料(如石棉、橡胶、纤维素及其复合材料)相比,柔性石墨纸可用温度范围较宽,在空气中可达到200~450℃,在真空或还原性气氛中可达到3000℃,且热膨胀系数小,在低温下不发脆、不炸裂,在高温下不软化、不因而被冠以“密封王”的美誉。目前柔性石墨纸已广泛应用于石油化工、机械、冶金、原子能、电力等行业,具有极佳的耐腐蚀性、耐高温性、压缩复原性、优良的缓和应力性和自润滑等特性。石墨纸层间化合物(GIC)是将异类原子分子或离子插入石墨纸层间,同时不破坏石墨纸的二维网状结构而形成的一类化合物。将GIC快速升温,插层剂就会迅速气化、分解,所产生的气化力能够克服石墨纸层问的范德华力,从而使石墨纸产生几十甚至几百倍的膨胀,成为膨胀石墨纸(又称为石墨纸蠕虫)。膨胀石墨纸的传统生产方法是在氧化剂作用下,将鳞片石墨纸与浓硫酸反应制得,一般含硫量在3%~4.5%。作密封材料使用时,残余硫是造成金属问腐蚀的重要原因,严重时可能导致密封失效,发生事故。国外的膨胀石墨纸制品要求硫含量控制在700~1000ppm内一,而目前我国的该类产品还不能达到此要求。许多工作者一直努力探索降低硫含量的方法。实验证明,加入有机插层剂或采用浸泡液置均可有效地降低膨胀石墨纸中的硫含量…。等采用以少量浓硫酸和高锰酸钾为混合氧化剂、少量三氯化铁为插层剂的方法制备出了较低硫含量的膨胀石墨纸,再用自制的蔗糖酸盐浸渍处理,使其抗氧化能力大大增砷。用硝酸加氧化剂的氧化酸液浸泡法替代传统的硫酸氧化酸液浸泡法口,用磷酸酐取代浓硫印],均可从根功能涂层和表面改性摩擦学研究及其应用避免引入硫元素。此外,采用碱金属和有机溶剂复合作为插层剂,制备三元层间化合物,由此膨化制得的膨胀石墨纸也可完全消除硫的影响。对膨胀石墨纸的研究与开发已经取很大的进展,但是仍面临着严峻的问题,如硫含量不能达到要求、强度低、挥发度高、密度和厚度不均匀等。柔性石墨纸蠕虫间是机械结合而非化学键合,机械强度低,抗拉强度仅为3.0~5.0MPa,剪切强度也很低,纯柔性石墨纸易腐蚀金属,且在氧化性气氛中耐温性不好,超过450℃即开始氧化卧J。为此,将柔性石墨纸与其它材料复合已成为研究的主流。研究表明,在柔性石墨纸中加入各种纤维,如芳纶纤维、碳纤维、棉纤维以及其它各种纤维,大都有增强其强度的功效。把柔性石墨纸与钢板、铝箔等复合压制,也可起到增强的作用。将膨胀石墨纸与HBO。(或盐类)。(或盐类)、有机硅、树脂等粘结剂复合,有的还浸泡钼酸(或BMo、四氟液等,可以提高其抗氧化性和润滑性。为了缓对金属材料的腐蚀,可加入缓蚀剂(如锌粉等)或采用电化学法。此外,还可以将稀土插入石墨纸层间,借助稀土优良的防腐性能,改善石墨纸对金属材料的腐蚀。稀土可能具有催化性能,可促进对摩的金属材料表面形成氧化物等防护层,避免与石墨纸的直接接触,从而减少腐蚀。如能合成出分子水平上均匀的稀土石墨纸层问化合物(REGIC)纳米复合材料,有望研制成性能优良的润滑密封材料。目前的柔性石墨纸产品主要有:填料环、缠绕垫片、通用盘根以及金属板冲制的复合板、层压(粘结)复合板制成的各种垫片等…。我国于80年代引进了柔性石墨纸连续膨胀和压延生产线,但市场竞争力不强,主要原因是硫分高、挥发度高、强度低。为了彻底解决硫分问题,必须采取有机物共插术,利用有机物容易分解的特点,在较低温度下即可使GIC迅速膨化,层间距的膨胀达几百倍。如能合成只含C、H的有机分GIC,可以用来制备无腐蚀的性石墨纸密封材料陌。www.hbxsmf.net

 

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