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氮化硅在乙丙橡胶油封中的应用

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发表于 2009-5-9 19:22:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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近几年来,氮化硅作为一种新型的工程陶瓷材料,在橡胶行业也获得了广泛的应用。它除具有极好的耐磨、耐蚀、抗热振、电绝缘、化学稳定、抗熔融有色金属侵蚀等特性外,还有收缩小(收缩率仅0.1%)和自润滑的优点。其耐腐蚀性和物理机械性能分别见表1、表2所示。, S0 L! K, _* W! l" ?5 l' W- [/ j0 `
表1 氮化硅的耐腐蚀性* h7 i1 I; n# G' j# c5 D
介质 浓度,% 耐腐蚀率,%
! S, Q3 l6 y% w/ Y3 Q4 S硝酸 65~68 99.65' W5 n+ i- V  r2 W: }
盐酸 36~38 99.72: G, V' K+ u  J: k" C. w. _
王水 99.49
4 {2 W$ E& S+ ^1 V' r' z醋酸 99 99.97
. |/ |+ y1 v2 ?$ @: |硫酸 10 99.96
3 K' h/ h& H3 e% s0 _硫酸 95~98 增重$ q- W& @. g7 g% I% P/ k9 c$ G8 M
磷酸 99 99.88
2 O4 |$ |; g+ K- ]& o* o# r烧碱 10 99.663 p& |/ `+ V- N0 F  s/ j/ f0 o
烧碱 20 99.61
5 n. K- A( ?# `. a' [" E8 f7 k% B2 o烧碱 30 99.53
* F- U+ p" s7 P2 A/ F3 Q2 P9 f" v表2 氮化硅的物理机械性能
. X' u- E* l/ a8 }名称 反应烧结法 热压法, u4 E7 M1 m! ^# T- l
密度,g/cm3 2.5~2.6 3.18% Z* C8 k" |1 I# x; A
气孔率,% 1.3 <1
, ~9 E7 x( P/ {0 x9 f" W+ Z抗弯强度,MPa 196 686~784
8 W7 P1 E: I9 Q# H2 D/ s$ t/ t7 `抗压强度,MPa 118 * B5 t9 t1 `4 o& i$ l% J
抗拉强度,MPa 118~137 + f$ S8 B2 J" N) {! x% Y
抗冲击强度,MPa 0.15~0.2 0.4! K! p! Z$ S/ \) I4 a4 T
硬度(RA) 80~85 91~92
, z2 b5 e0 l+ e: ^: ~1 Z摩擦系数,f 0.1~0.5 ' j# F. I' Q( Z  K" T: ~( }
导热系数,Cal·cm/cm2·s·℃ 0.012 3 T  M; X1 b4 t, V1 I5 ?# t
电阻率,Ω·cm(20℃) 1013
! p- X! M) ], o+ }2 E6 p' f+ C2 R电阻率,Ω·cm(700℃) 108 9 Z* a, Z7 E2 \" ]' e
热膨胀系数 2.5×106 27~28×106) W# t! s. E0 A( r8 L* K9 G
由于氮化硅具有上述一系列优良的特性,所以近几年在机械密封上的应用,特别在泵、压缩机、透平机、风机、反应釜设备中用来堵塞工作介质轴端外泄漏起到了很好作用。由此得到启发,为提高油封的耐磨性,乙丙橡胶胶料中通过添加一定比例的氮化硅进行了试验,其结果见表3。
2 q$ i; B8 N2 a) h表3 氮化硅配合乙丙橡胶的性能及其磨擦系数* S* O0 \* d5 {; o% G; i: E+ ^/ _
项目 添加前 添加后, l. v! ^0 L& M: Q5 W% Q* g
拉伸强度,MPa 116 143~169
+ }7 w8 z8 r1 K# A: s伸长率,% 110 92~98
' o( Y$ H2 S1 {% x5 }4 M5 I4 V永久变形,% 6 0~1
# P3 V* I' B1 q9 r脆性温度,℃ ≯-50 ≯-65~-75  D6 e+ H( u; R9 Y& q2 i6 K7 q- r* V
磨擦系数,f 1.13~1.16 0.83~0.94
/ K2 O% N' M5 q; `6 v* U7 A0 b磨痕宽度,m/m 13.0~13.4 10.0~11.2! ~& B/ B0 D% ]% r# |& D% {$ b
从表3可以看出,添加氮化硅后硫化胶在常温时的磨擦系数f有所降低,磨擦生热减小。同时由于氮化硅的导热系数较大,加快了磨擦部位热量的散发,磨擦部位的温度较低,而且因氮化硅本身耐高温,添加氮化硅后其硫化胶的硬度随温升的变化缓慢(见图1),所以相应地降低了高温状态下的磨擦系数,提高了橡胶的耐磨性。
1 P1 n% e7 G8 Z# B# O% G; S& e
* \+ _. e& ]; G1-添加氮化硅乙丙橡胶:2-原乙丙橡胶
" l& b& E  I+ M, R" i) s图1 硫化硬度随温度的变化, ]/ @1 @8 V& A
   
* B! K5 R5 k7 m- O% L1-V形氮化硅橡胶油封;2-聚四氟乙烯档圈; T; D) L# t2 S- y* Q3 X
图2 造气自控机密封示意图; \. ^* r( C* y. {! U- a- l9 {
在氮肥生产的第一道工序中是制造半水煤气。气体从自动控制机的传动轴部位经常因密封不佳而泄漏,使一部分原料气白白浪费,同时使车间空气严重污染,大量一氧化碳使工人健康受到影响。
8 ]5 v' I# {( H2 {0 e: D* W原用密封材料是石棉盘根,在造气炉高温及煤气腐蚀下三个月就硬化而失去密封作用,导致大量泄漏煤气。从改变密封结构着手,改用耐蚀、耐磨的添加氮化硅的乙丙橡胶油封,配合使用聚四氟乙烯挡灰圈,可代替原来的石棉盘根。所用V形橡胶密封圈,内径为150mm,3个为一组,聚四氟乙烯挡灰圈加装在密封胶圈前面,见图2所示。
6 ~, a5 @, x4 D& g) w3 b' |经过实际运转,取得了较好效果。其优点可归纳如下:(1)减少了有毒气体泄漏,用原乙丙橡胶油封,隔不了多久,即发生半水煤气泄漏,使一部分原料气白白浪费,也就等于氮肥的损失;(2)改善了车间劳动条件。用原普通油封,失效后车间空气中含有大量一氧化碳,使人头晕、头痛。改用氮化硅配合的乙丙橡胶油封后,克服了这一现象,使车间环境条件获得了很大改善;(3)密封效果好,使用寿命长。原乙丙橡胶油封一般只用3个月即硬化而失效,但造气车间的维修期通常为一年,中间一般不能停车调换密封件。这样一年中只有3个月基本上能够达到密封,而漏气时间却为9个月。使用氮化硅配合的橡胶油封后,密封周期延长,能满足一年维修期的需要。

评分

参与人数 1胶分 +5 收起 理由
朗盛代理商 + 5 资料不错,楼主辛苦了!

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发表于 2009-5-9 23:49:29 | 显示全部楼层
加这个材料有什么不利的地方吗?
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发表于 2009-5-10 21:52:06 | 显示全部楼层
学习点新知识收获了一一一谢谢
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发表于 2009-5-11 14:29:33 | 显示全部楼层
老早试过,耐磨性还行,好像价格比较高
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发表于 2009-5-17 23:36:27 | 显示全部楼层
学习了,谢谢!!我看看哪里有氮化硅卖啊???
! [1 B- U) e% x7 w  n4 J4 r6 O橡胶技术网 http://bbs.sto.net.cn/thread-33599-1-1.html
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发表于 2016-8-17 11:07:38 | 显示全部楼层
确实价格有点高,需要考虑产品的成本
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发表于 2016-12-2 16:22:08 | 显示全部楼层
谢谢分享
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发表于 2016-12-8 16:13:14 | 显示全部楼层
看看,回复看看
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发表于 2017-3-23 20:19:28 | 显示全部楼层
添加量? 价格?
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