摘要：本文介绍了聚四氟乙烯(PTFE)无石棉密封垫片的研制，以耐碱玻璃纤维、三氧化二铝、二硫化钼填充的PTFE静密封垫片，其综合性能已达到PTFE石棉垫片的技术指标，可以满足水电解高温、中压工艺的使用条件。
关键词：填充改性;静密封垫片;高温中压工艺;
1.前言
目前我国水电解多采用高温中压生产工艺电解小室之间的极板密封材料为PTFE填充石棉垫片，由于该垫片材料具有优异的耐老化性、抗粘性，耐高温及耐压缩、抗蠕变、使用寿命长等特性，广泛为水电解行业所采用。本文中的试验是根据水电解高温中压工艺的使用条件，试图在PTFE无石棉填充改性上做一些配方探索工作。
2.实验部分
2.1主要设备
GH-10型高速捏合机，100吨油压机，DL-151型烧结炉
2.2 树脂的选择
选用PTFE树脂。济南化工厂产悬浮细粒度模压粉，粒径25~50μm，拉伸强度≥24.5MPa，断裂伸长率≥300%。悬浮细粒度模压粉子量高，拉伸强度高，比表面积大，易于与填料均匀混合，制品的物性和力学性能能满足需要。
2.3 填料组分的选用
(1)耐碱玻纤粉。选用强度1.0X10的五次方~3.0X10的五次方N;模量7X10的七次方N/m²;长径比10:1~20：1。耐碱性：100℃ Ca(OH)2饱和溶液泡4h，单丝断裂强度保留率不小于75%，其耐碱性与垫片的使用条件相吻合，玻纤粉主要成分由SiO2组成，其结构呈多孔、棒状纤维，具有良好的压缩回弹性能，与PTFE混合后形成网状结构，大大降低了PTFE在负荷下冷流蠕变性能。添加质量为10%~25%。
(2)三氧化二铝。选用山东铝厂产AF-268浇注型氧化铝;粒径20~30μm，与树脂细度相吻合，便于同PTFE树脂的均匀混合;该填料为α-Al2O3，耐碱性和绝缘性能和，对提高垫片的硬度有较佳效果。添加量为10%~15%。
(3)二硫化钼。选用本溪产胶体二硫化钼，具有极佳的电绝缘性和提高垫片抗蠕变能力。添加量为2%~5%。
(4)石墨(对照组用)。上海胶体石墨厂产胶体石墨
(5)石棉粉(对照组用)。山东日照产，型号M6-40温石棉。
2.4 加工过程
(1)填料的预处理。将所有填料置于烘箱中，120℃预烘3h，除去吸附的水分。
(2)干法混合。将各种预处理好的填料同PTFE树脂按设定配方准确称量后倒入混合机，开冷却水使混料温度控制在15℃以下，有利于物料的均匀混合，低速(750r/min)初混2min，高速(1400r/min)混合1.5min，混合效果好，时间过长会导致摩擦生热，使PTFE树脂结团，难以起到与填料均匀混合的目的。
(3)预压成型。单位压力视配方的配比不同取60~80MPa，保压时间根据试验厚度的不同取2~5min。确保垫片最小的空隙含量。
(4)烧结。升温速度60~120℃/h，烧结温度375±5℃，保温时间1~3h，降温速度在高于300℃时40~60℃/h，低于300℃时关电源降温。
除配方的因素外，制品的物理机械性能受树脂分子量、结晶度和空隙率三方面因素的影响。以此为出发点，严格预成型和烧结工艺参数是提高制品物理机械性能指标的重要环节。
2.5 性能测试与技术指标
考虑到实际应用条件，在配方研究中以控制压缩强度、拉伸强度、邵氏D硬度和腐蚀度四项指标为主。绝缘性能在保证指标的前提下未考虑。测试方法：压缩强度按GB1041-79标准规定测试;拉伸强度按GB1040-79标准规定测试;邵氏D硬度按GB2411-80标准规定测试;腐蚀度按GB/T4454-1996标准规定测试。
鉴于国内尚无填充PTFE静密封垫片的国家标准和专业标准，暂以拟定的“耐温耐压防腐绝缘密封垫片”(PTFE填充石棉垫片)的技术条件作为参考标准：拉伸强度≥6.86MPa;压缩强度≥24.5MPa;腐蚀度(w(NaOH)=40%,60℃浸泡5h)±4g/m²。
2.6 配方筛选对比试验
1#为原PTFE填充石棉、石墨配方，作为配方筛选的对照组。
2#为PTFE添加二硫化钼，3#、4#为PTFE添加玻纤，三氧化二铝及二硫化钼的配方(配方不同)。从表1结果可见，3#、4#综合性能指标优于对照组1#配方的性能指标。
2.7 装机试用情况
我们将4#配方材料做成规格Φ610/490X3(mm)的垫片送七一八研究所10L电解装置使用。使用条件：设备密封气压为1.5MPa，垫片承受的轴向夹紧力40MPa，垫片承受的径向压力为1.5MPa，密封介质25%NaOH水溶液，介质温度80~100℃。
经1997年12月~1998年2月装机应用，其主要考核指标均达到垫片的使用要求。
3. 结论
密封性能好，没有碱液渗出现象;绝缘性能优良，导电介质未能渗入垫片内部;100℃条件下，抗碱性能好，垫片表面没有变化;耐压性能优异，受压部分变形均匀无裂纹;与金属极板不粘接;抗老化性能好。
参考文献：
[1]王伯明，杨世英，氟树脂专辑.1985
[2]马希晨.氟塑料文集.1990，(6)：32
免责声明：以上内容来自网络，仅供参考，如果侵犯，请及时通知我们，本网站将在第一时间及时删除!
更多聚四氟乙烯垫片的信息及密封件招商代理事宜欢迎访问高温碟簧网站：奥赛罗密封 咨询电话：0311-87316999
