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基本信息

项目名称:
芳纶浆粕增强橡胶无石棉密封垫的研究
小类:
能源化工
简介:
以丁腈橡胶为基体,芳纶浆粕、白炭黑为增强材料制备复合材料,主要研究芳纶浆粕和白炭黑的用量以及不同硫化条件对复合材料性能的影响,开发研制了一种新型健康无毒害橡胶密封垫,并对其进行了系统的性能测试分析。结果表明,在一定配比、适宜的硫化条件下,芳纶浆粕增强的橡胶密封垫具有优异的综合性能。
详细介绍:
以橡胶为基体、石棉纤维为增强材料制成的密封材料兼有石棉和橡胶的优良综合性能,具有很好的弹性、耐热性、抗蠕变松弛特性和耐化学腐蚀性,一直是产量最大、应用最广的非金属密封材料。但石棉制品无论在生产或是使用过程中均会给人体健康造成严重危害,因而,世界各国特别是工业发达国家都致力于寻求合适的非石棉纤维以替代石棉纤维,研制不含石棉但综合性能不亚于石板制品的高品质绿色密封产品。 纤维素浆粕和芳纶浆粕是两种目前最常用于密封材料中取代石棉纤维的有机浆粕状纤维,除作为加工助剂外,主要起增强和隔热作用[2]。纤维素浆粕在打浆的过程中对纤维的润涨和纤维间的粘合起很好的作用,但用纤维素浆粕增强的密封材料拉伸强度偏低,弹性较差,易脆,特别是耐热性能较差;芳纶浆粕增强的密封材料具有良好的综合性能。

作品专业信息

撰写目的和基本思路

以橡胶为基体、石棉纤维为增强材料制成的密封材料具有优良综合性能,但石棉制品会给人体造成危害,如石棉的致癌性。芳纶浆粕是最常用于密封材料中取代石棉纤维的有机浆粕状纤维。由芳纶浆粕和丁腈橡胶制备的复合材料具有高强度、高模量和耐高温的性能特点,其环境友好型和市场应用广阔。 基本思路: 了解环境友好型特点及广阔的市场应用前景 加工及性能的研究 实验研究复合材料性能的影响

科学性、先进性及独特之处

橡胶是具有熵弹性。在橡胶纯胶中加入补强材料,能显著提高橡胶材料的物理机械性能。 芳纶浆粕作为芳纶短纤维的差别化产品在复合材料中的分散比较均匀,微纤结构使得芳纶浆粕表面积很大,因此与橡胶的潜在接触面大, 且由于“ 机械 ”啮合作用而与橡胶有很强的表面结合力。 以芳纶浆粕替代石棉纤维作为增强剂,制成的密封材料对人体健康无害,且具有良好的综合性能。

应用价值和现实意义

(1)橡胶是关系国计民生和国防安全的重要战略物资,满足各种各样的需求,对橡胶进行配合改性加工就显得特别重要。 (2)以芳纶浆粕作为增强剂的密封材料具有良好的综合性能,且芳纶浆粕对人体健康无害。 (3)芳纶浆粕在先进复合材料、防护材料、橡胶增强材料、缆绳和光缆、工业织物、建筑结构加固材料、摩擦材料和密封材料等领域具有重要的现实意义。

学术论文摘要

以橡胶为基体、石棉纤维为增强材料制成的密封材料兼有石棉和橡胶的优良综合性能,具有很好的弹性、耐热性、抗蠕变松弛特性和耐化学腐蚀性,一直是产量最大、应用最广的非金属密封材料。但石棉制品无论在生产或是使用过程中均会给人体健康造成严重危害,因而,世界各国特别是工业发达国家都致力于寻求合适的非石棉纤维以替代石棉纤维,研制不含石棉但综合性能不亚于石板制品的高品质绿色密封产品。 纤维素浆粕和芳纶浆粕是两种目前最常用于密封材料中取代石棉纤维的有机浆粕状纤维,除作为加工助剂外,主要起增强和隔热作用。纤维素浆粕在打浆的过程中对纤维的润涨和纤维间的粘合起很好的作用,但用纤维素浆粕增强的密封材料拉伸强度偏低,弹性较差,易脆,特别是耐热性能较差;芳纶浆粕增强的密封材料具有良好的综合性能。

获奖情况

山东科技大学挑战杯比赛

鉴定结果

一等奖

参考文献

[1] 顾伯勤.非石棉密封垫片的性能及应用[J].化工设备与管道,2002,39(1):5. [2] Kaminski,Stanley S,Evans,Robert E.Ashbestos-f ree gasket s and t he like containing blends of organic fibrous and particolate component s.U SP 5,472,995. [3] 梁星宇,周木英等。橡胶工业手册(第三分册,配方与基本工艺分册)化学工业出版社1992 191-258 [4] 加藤诚一著,施祖培译.芳香族聚酰胺纤维技术展望[J].产业用纺织品,1995,13(l):40-42. [5] 李金宝,张美云,吴养育.对位芳纶纤维结构形态及造纸性能[J].中国造纸2004,23(10):54一57 [6] 罗益锋.保持强势发展的世界高科技纤维(1)[J].高科技纤维与应用,2008,33(3):6. [7] 罗益锋.创新为世界高性能纤维带来勃勃生机[J].高科技纤维与应用,2009,34(3):9. [8] 韩国科龙增扩对位芳纶产能[J].海外速报,2009,(821):6. [9] 陆慕寒.对位芳纶纤维中试研究项目通过鉴定[N].中国纺织报,2007-10-29(1).

同类课题研究水平概述

目前,全球对位芳纶的主要生产商有杜邦(美)、帝人(日)、科龙(韩)、晓星(韩)等。 美国杜邦公司是对位芳纶的发明者和最主要的生产商。1966年S.L.Kwolek发明了对位芳纶液晶纺丝新技术,1972年对位芳纶实现产业化。美国Du Pont公司和A kzo 公司都开发了橡胶的芳纶母炼胶以增强橡胶纤维之间的黏合, 提高分散性能。 日本帝人公司的对位芳纶有Technora R和Twaron R两种牌号。Technora R是帝人公司利用独自技术开发的共聚型对位芳纶,1987年产业化。Twaron R原是荷兰Akzo Nobel公司的产品,其化学结构与Kevlar相同,1972年开始研究,1987年产业化。 此外,韩国、俄罗斯和德国等也正在开发或生产对位芳纶,但产量较少。 我国对位芳纶的研究始于1972年,主要研究单位有中科院化学所、上海市合成纤维研究所、晨光化工研究院、东华大学和清华大学等,在1972—1991年期间,先后经历了实验室研究、小试和中试几个阶段,并被列为“六五”、“七五”和“八五”国家重大科技攻关项目和国家“863”计划,取得了一批科研成果,但因种种原因,终未实现产业化。21世纪初,我国对位芳纶迎来了一个新的开发热潮,并在工程化研究方面取得了重大突破,其中最引人注目的有:2007年上海艾麦达公司和东华大学“100 t/a对位芳纶聚合体制备中试研究”项目通过了中国纺织工业协会组织的鉴定,并申请了多项国家专利;2008年仪征化纤集团公司和烟台氨纶股份有限公司百吨级对位芳纶中试项目也相继通过专家鉴定。2008年我国对位芳纶总产能为300 t/a。由于预分散对位短纤维/浆粕在国内的应用前景受几个因素影响,仍然存在许多问题。
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