1.非石棉密封复合材料的进一步研究开发

　　目前虽然已经成功研制开发了多种非石棉纤维橡胶垫片, 某些产品的性能已经达到甚至超过石棉橡胶板,但普遍存在适用温度范围较窄、 制造成本较高、 抗蠕变松弛和老化性能较差等问题 , 进一步研究的重点之一在于基体材料及增强纤维的选择。由于单纯的有机或无机纤维均不能取得很好的效果 , 混杂纤维仍是首选 , 这样可利用各种纤维的优点而摒弃其缺点。选择的非石棉增强纤维应具有较好的耐高温性能, 足够的单丝强度和韧性 , 容易进行表面处理 , 与橡胶 ( 或其他树脂)粘结力高 , 较高的耐腐蚀和耐溶剂能力, 还应具有很好的性能价格比。制备中宜采用短纤维以提高材料小变形下的弹性模量和抗破坏能力 , 降低蠕变速度、应力松弛速度和压缩变形的累积速度。由于短纤维的存在能抑制裂纹的扩展, 从而可改善材料的撕裂强度和冲击韧性 , 同时也使材料的致密性、耐溶胀性、耐温性、耐腐蚀性和尺寸稳定性得到提高。增强纤维之间、纤维与基体之间在理化性能和组织结构等方面存在较大的差别, 其润湿性一般都不太理想, 因此提高纤维与基体的界面结合强度, 是改善非石棉纤维橡胶垫片性能的重要途径, 这是进一步研究的另一个重点。此外, 有必要对复合材料的本构关系、蠕变和松弛特性、基本密封性能以及最小预紧比压和密封系数进行系统研究,以便于密封材料的筛选和连接结构的设计。

　　2.适合特殊场合使用的密封材料和结构研究

　　在一些超高压快开结构 , 如 CO2超临界萃取装置中, 螺栓法兰连接结构并不适用, 现有密封材料和元件的使用效果亦不理想;在高真空、超高压的工况条件下 , 如果使用金属垫片, 将使连接结构十分庞大, 对密封面状态的要求亦将导致制造和维护成本急剧增加;温度波动剧烈的场合对密封材料和结构的要求更高, 单一材料的密封元件很难适应这种环境。南京工业大学流体密封与测控技术研究室已成功开发出多种适用于特殊工况的密封元件。如圆柱弹簧外覆薄金属的特种弹性金属垫片既可用于高真空,又可用于超高压条件,已在核工业和航空航天工业部门得到应用;对 C 形环密封垫片进行改进,由金属与适宜的非金属复合制成的密封元件可适用于超高压快开装置中。适用于温度波动剧烈场合的密封元件的研制是目前密封领域的一个重要研究课题。

　　3.纳米材料在静密封领域的应用

　　纳米材料是近年来科学上的一项重大发现,已经成为当今许多学科研究的热点。通常材料尺寸的减小,不会引起材料性质的变化,但当材料尺寸小至纳米级时, 其某些理化性质将发生突变,呈现与原来物质差异甚大的特性。利用纳米材料表面严重的配位不足,具有极强活性的特点,可使其与某些大分子发生键合作用,以提高分子间的键力,从而使复合材料的强度、韧性大幅度提高。将一些纳米颗粒加入到塑料中去可提高塑料的强度、抗蠕变性能和抗老化性能。为了改善硅橡胶性能,可用纳米SiO2部分取代普通 TiO2 ,以提高其强度、弹性和耐磨性。纳米材料还可制成一些高分子材料, 这些高分子材料可作为新型橡胶材料的补强填料 。将纳米氧化铝添加到氧化铝陶瓷中,可以增加其韧性和延展性,降低其脆性,制成高品质陶瓷纤维。以纳米改性橡胶为基体、以纳米改性纤维为增强纤维, 有望制成新型高性能密封材料和元件。

　　密封元件的性能直接影响连接结构的紧密性。现代科学和技术飞速发展, 使过程工业装备日趋高参数、大型化,新的工艺不断涌现,一些传统的密封材料和结构已经不能满足对系统和装备日趋严格的紧密性要求。因而开发新型密封材料和结构始终是密封技术领域的研究热点。

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