密封圈材料范文

密封圈材料范文（精选12篇）

密封圈材料 第1篇

该防水密封粘结材料, 由以下组分原料组成的混合物组成、混合物中各组分含量以质量份数计算为:硅酸盐水泥1份, 细砂1.2~1.5份, 高效减水剂0.002~0.008份, 硅微粉0.02~0.06份, 矿渣微粉0.01~0.04份, 可再分散性乳胶粉0.03~0.08份, 阻裂纤维0.01~0.04份。

防水密封粘结材料可应用于水厂净配水池接缝、滤池滤板间、污水处理厂的污水池伸缩缝等各种贮液构筑物变形缝的防水密封上, 使用时, 先将防水密封粘结材料和重量为13%~20%的水拌匀, 然后进行施涂或灌注。

通过采用精制骨料、特种水泥提高整体强度;采用高效减水剂提高早期强度和可施工性能;采用硅微粉和矿渣微粉改善密封性能和后期强度;采用可再分散性乳胶粉提高粘结性、韧性和具有高拒水性, 同时改善施工性能, 使便于施涂和抹平和具有保水性。

该防水密封粘结材料具有如下特点:

1、具有优异的粘结性能, 粘接强度≥4.0Mpa;

2、抗渗能力强, 抗渗等级≥P16;3、耐油、耐溶剂、抗腐蚀、无毒性、使用寿命长;

4、力学性能显著提高, 3d的抗压强度≥50Mpa、3d的抗折强度≥10Mpa、24h的竖向自由膨胀率≥0.02%;

5、流动度达到260mm, 改善了施工性能;

6、泌水率为零, 保证了施工质量的稳定性;

7、成本低廉, 原料来源广泛和环保;

8、施工方便, 将所述材料加入适量水拌匀后即可使用, 避免了施工现场人工配料带来的误差, 保证了产品质量的均一性。

联系人:吴福英

地址:上海市宝山区四元路168号

上海宝冶工程技术有限公司

机械密封的材料 第2篇

机械密封的材料

机械密封的摩擦副（密封副）主要由动、静环组成，它要求具有耐磨、耐腐蚀、机械强度高、良好的耐热性、气密性好、易加工等优点，其材质常用的如下。

1.硬质合金

硬质合金简称WC。硬质合金是含有钴、铬和钛的一类合金，其中钴是一种粘合剂，钻的含量越高材料的强度就越低。牌号有：YG-6，硬度为89.5HRA；YG-8，硬度为89HRA；YG-15,?更度为87HRA。硬质合金有很高的硬度，它的硬度是高速钢的20倍，耐髙温、线胀系数小、摩擦因数低和组对性能好，是机械密封不可缺少的材料。

2.合金钢、高硅铁

合金钢经过热处理后，硬度和耐磨性大大增高，加工制造比较容易，成本比较低，常用的材料有3013、4Crl3、9Crl8、W18&4V。高硅铁是含碳10%〜17%的硅铁合金，它是一种优良的耐酸材料，对硫酸、硝酸、有机酸等介质有良好的耐腐蚀性，但不耐强碱、盐酸，硬度45〜50HRC。

3.碳化硅（SiC)材料

碳化硅（SiC)是国际上目前最先进的材料，它的减摩性能特别好，摩擦因数小，硬度高，一般与硬质合金组对。

4.石墨材料

① 碳石墨，代号M121、耐温3501。

② 浸环氧树脂，代号有M106H、M120N、M220N，使用温度200°C。③ 浸呋喃树脂，代号有M106K、M120K，使用温度200X：。

④ 碳石墨浸铝，代号有M232L,使用温度400X：；还有浸锑、浸银、浸铜等。石墨是在石油炭黑、油烟炭黑中加入焦油、沥青等混合经粉碎压制成坯、经高温焙烧2400〜2800X：而成。在高温焙烧时出现10%〜30%气孔，所以要浸渍一些材料。碳石墨材料是用处最大的摩擦副组对材料，其特点是：有良好的自润滑性、耐腐蚀性、耐高温、组对性能好、易加工、摩擦因数小。碳石墨、烧石墨、热解石墨这三种材料都有较好的减摩性、自润滑性，是机械密封主要用到的石墨材料。它一般与硬材料组对，如硬质合金、碳化硅-耐腐蚀性能好，耐温好、线胀系数低、组对性能好、易加工。

5.辅助密封圈材料

橡胶辅助密封圈是最常用的一种辅助密封圈，常用的橡胶密封圈有：丁腈橡胶、氟挎胶、硅橡胶、乙丙橡胶。

6.机械密封弹性元件

机械密封弹性元件有弹簧和金属波纹管。泵用机械密封的弹簧多用4Crl3、lGrl8Ni9Ti，在弱腐蚀介质中也可以用碳素弹簧钢磷青铜弹簧，在海水中使用良好.60Si2Mn、65Mn碳素弹簧钢用在常温下无腐蚀介质中，50GV用于高温油泵较多，3Crl3、4Crl3铬钢弹簧钢适用泵维护与检修杨雨松等编著

于腐蚀介质，lCrl8Ni9Ti等不锈钢弹簧在稀硫酸中使用。

密封圈材料 第3篇

【关键词】中径胀大；线径减少

0.前言

现有的“o”型密封圈尺寸分档次，型号不好选择，密封圈内径胀大对线径变化关系的推论是为了选择合适的标准的现有的“o”型密封圈。也就是直径拉大线径变化的公式，这样能有效的控制线径的压缩量。

1.推导程式

设：“o”型密封圈线径为d，内径为D，中经为D0。

则： D0=D+d （1）

若内径胀大△D，则中径胀大△D0，线径减少-△d

则 D0+△D0= D+△D+d-△d （2）

由（1）式得 △D0=△D-△d （3）

由于中径胀大和线径减少，“o”型密封圈线体积保持不变，则：

1/4Π（d-△d）2xΠ（D0+△D0）= 1/4Πd2xΠD0

（d2-2△dd+△d2）（ D0+△D0）= d2D0

略去△d2得（微量忽略不计）

（d2-2△dd）（D0+△D0）= d2D0

d2D0+d2△D0-2△ddD0-2△dd△D0=d2D0

略去2△ddD0得（微量忽略不计）

d2△D0=2△ddD0

d△D0=2△dD0 （4）

将（1）（3）带入（4）

d（△D-△d）=2△d（D+d）

d△D=[2（D+d）+d]△d

△d=-d△D/（2D+3d） （5）

例1：D=45 d=3.55△D=1.4

代入（5） △d=1.4x3.55/（2x45+3x3.55）=1.4x3.55/100.65=0.049

内径45线径3.55的密封圈内径胀大1.4情况下，线径则缩小0.049

例2：D=17.2 d=2.4 △D=1.2

△d=1.2x2.4/（2x17.2+3x2.4）=1.2x2.4/41.6=0.069

内径17.2线径2.4的密封圈内径胀大1.2情况下，线径则缩小0.069

事实上由于内径胀大，“o”型密封圈对零件沟槽有压力，当“o”型密封圈发生压缩变形，“o”型密封圈外径还要压缩。

2.结论

由此得出：由于内径胀大，“o”型密封圈外径缩小由两部分构成

①由于“o”型密封圈线径压缩造成，由公式（5）计算；

②由于“o”型密封圈内径与工件压缩变形造成的。

所以在设计时“o”型密封圈内径扩张量不能太大。合适范围应在0.2-0.4mm之间，则线径缩小控制在0.01左右。

【参考文献】

[1]O型圈规格表（GB3452.1-92）.

硅质密封耐火材料简介 第4篇

据悉, 硅质密封耐火材料系列是现代高技术多相复合材料, 是由骨料、陶瓷结合剂、分散介质相、改性外加相、化学添加相和水等6个相构成。采用Si O2质陶瓷结合剂提出的多方面特殊要求, 使硅质密封耐火材料的各项技术性能指标得到显著提高。密封砌筑泥浆及密封层料的耐火度均高达1 750℃, 荷重软化点达1 710℃, 这两项高温性能指标要比高硅优质火泥和大碹砖分别提高40~50℃, 这是国内外硅质耐火材料研究中的重大进展。

在常温、低温、中温和高温下, 都具有特殊高的结合强度, 是这种高技术复合密封料在熔窑大碹成功使用的另一个重要原因。常温下的黏结强度能够保证砌筑碹砖在拆除碹胎后不发生碹砖抽签和下沉现象;在低温时经110℃烘干后, 冷态抗折强度要比其他优质泥浆提高5倍以上达到4MPa;中温 (800~1 000℃) 强度改善和提高是这种复合密封材料陶瓷结合剂综合系统主要特性之一;高温下由于产生良好的烧结作用, 使大碹产生整体结构强度。

密封圈材料 第5篇

液氧/煤油发动机涡轮泵密封材料的研制

通过预制体、复合工艺路线及参数的选择,进行了高压补燃液氧/煤油发动机涡轮泵用高性能C/C密封材料的研制,分析了预制体、复合工艺对材料性能的.影响.结果表明,以针刺无纬布为预制体,进行CVD碳、树脂碳和沥青碳致密,最高热处理温度为2 500℃,最终进行封孔处理所制备的C/C复合材料综合性能良好,其密度为1.92g/cm3,开孔率0.06%,轴向压缩强度232 MPa,轴向弯曲强度158 MPa,肖氏硬度为77.该密封材料构件成功通过液氧/煤油发动机热试车考核,显示出了在该领域的应用前景.

作 者：解惠贞 崔红 郝志彪 李瑞珍 段建军 Xie Huizhen Cui Hong Hao Zhibiao Li Ruizhen Duan Jianjun 作者单位：西安航天复合材料研究所,西安,710025刊 名：宇航材料工艺 ISTIC PKU英文刊名：AEROSPACE MATERIALS & TECHNOLOGY年，卷(期)：36(5)分类号：V2关键词：C/C复合材料 密封材料 液氧/煤油发动机

便拆式面条密封袋 第6篇

每次我都要费九牛二虎之力才能抽出面条，而且因为撕的方法和力度不同，导致撕开的口子大小也不一样，有时候小点，有时候很大，有时候是不规则的形状，甚至有时候一撕到底——包装完全破了。

一包面条一般一次吃不完，打开的口子太大或不规则，都不利于面条的保存，摆放不得当的话，还会使面条沾染灰尘而变得不卫生。而且塑料包装也会对环境造成污染。

这些不方便，我都一一记录在我的科学日记本上，有空就想怎样改进面条包装的封口，解决这些实际问题。

一次，家里来了客人，爸爸叫我开包烟给客人抽，我撕开烟盒上的封条，拿出香烟递给客人。忽然，我脑海中灵光一闪，这烟盒这么容易打开，并且开口很平整，取完烟以后也很容易保存，我能不能把这样的封口“移植”到面条的包装上呢？

我兴奋地把自己的想法告诉了爸爸，又征求了科学老师的意见，大家都觉得这个想法很好，鼓励我尝试做模型。

我经过仔细观察，发现香烟的包装是塑料的，里面有个内嵌的硬性封条，所以撕的时候很平整。

我模仿着反复试验，不断改进，爸爸妈妈、老师同学们都给我提了很多建议。在大家的帮助下，我终于做成了便拆式面条密封袋，并且申请了专利。

后来，通过进一步改进，我又做了一种适合儿童食用的儿童面条包装盒，里面装的面条比我们平常吃的面条短，这样给小宝宝煮面条的时候，就不用刻意地弄断面条了。而且，面条也已经按计量分成一小束一小束的，方便按儿童的食量取用。

谈建筑密封材料的应用 第7篇

建筑密封材料是能承受位移以达到气密、水密目的而嵌入建筑接缝中的定形和非定形的材料。定形密封材料是具有一定形状和尺寸的密封材料;非定形密封材料 (密封膏) 又称密封胶、剂, 是溶剂型、乳液型、化学反应型黏稠状的密封材料。建筑密封按材料性能分为弹性密封材料和塑性密封材料;按使用时的组分分为单组分密封材料和多组分密封材料;按组成材料分为改性沥青密封材料和合成高分子密封材料。因此, 应根据被粘基层的材质、表面状态和性质来选择黏结性良好的密封材料。

目前, 常用的密封材料有:沥青嵌缝油膏、塑料油膏、丙烯酸类密封膏、聚氨脂密封膏、聚硫密封膏和硅酮密封膏等。

1 沥青嵌缝油膏

沥青嵌缝油膏是以石油沥青为基料, 加入改性材料、稀释剂及填充料混合制成的密封膏。改性材料有废橡胶粉和硫化鱼油;稀释剂有松焦油、松节重油和机油;填充料有石棉绒和滑石粉等。

沥青嵌缝油膏主要作为屋面、墙面、沟和槽的防水嵌缝材料。建筑防水沥青嵌缝油膏的技术性能应符合标准《建筑防水沥青嵌缝油膏》 (JC/T207~1996) 的要求。

2 聚氯乙烯接缝膏和塑性油膏

聚氯乙烯接缝膏是以煤焦油和聚氯乙烯 (PVC) 脂粉为基料, 按一定比例加入增塑剂〈邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂〉、稳定剂 (三盐基硫酸铝、硬脂酸钙) 及填充料 (滑石粉、石英粉) 等, 在140℃:温度下塑化而成的膏状密封材料, 简称PVC接缝膏。

接缝膏和塑性油膏有良好的黏结性、防水性、弹塑性、耐热、耐寒、耐腐蚀和抗老化性能也较好。

这种密封材料可以热用, 也可以冷用。热用时, 将聚氯乙烯接缝膏或塑料油膏用文火加热, 加热温度不得超过140℃, 达塑化状态后, 应立即浇灌于清洁干燥和缝隙或接头等部位。冷用时, 加溶剂稀释。

这种密封材料适用于各种屋面嵌缝或表面涂布作为防水层, 也可用于水渠、管道等接缝, 用于工业厂房自防水屋面嵌缝, 大型墙板嵌缝等的效果也好。

3 丙烯酸类密封膏

丙烯酸类密封膏是丙烯酸树脂掺入增塑剂、分散剂、碳酸钙、增量剂等配制而成, 有溶剂型和水乳型两种, 通常为水乳型。

丙烯酸类密封膏在一般建筑基底 (包括砖、砂浆、大理石、花岗石、混凝土等) 上不产生污渍。它具有优良的抗紫外线性能, 尤其是对于透过玻璃的紫外线。它的延伸率很好, 初期固化阶段为200%~600%, 经过热老化、气候老化试验后达到完全固化时为100%-350%。在-34~80℃:温度范围内具有良好的性能, 在美国和加拿大寒冷地区使用17年以上, 还保持令人满意的性能。

丙烯酸类密封膏主要用于屋面、墙板、门、窗嵌缝, 但它的耐水性不算很好, 所以不宜用于经常泡在水中的工程, 如不宜用于广场、公路、桥面等有交通来往的接缝中, 也不用于水池、污水厂、灌溉系统、堤坝等水下接缝中。

丙烯酸类密封膏比橡胶类便宜, 属于中等价格及性能的产品。丙烯酸类密封膏一般在常温下用挤抢嵌填于各种清洁、干燥的缝内, 为节省材料, 缝宽不宜太大, 一般9~15mm。

4 聚氯酯密封膏

聚氨酯密封膏一般用双组分配制, 甲组分是含有异氰酸基的预聚体, 乙组分含有多羟基的固化剂与增塑剂、填充料、稀释剂等。使用时, 将甲乙两组分按比例混合, 经固化反应成弹性体。

聚氨酯密封膏对气候老化的抵抗能力强, 它的弹力性能以及粘结性能也非常的好, 和混凝土粘结在一起的时候是不需要打底的。因此聚氨酯密封这种材料能够对存在屋面和墙面上水平或者垂直的直接封都可以运用。特别在游泳池的项目工程当中也十分的适用。还能够对公路和机场跑道甚至于玻璃和金属材料上都可以运用到其补缝、接缝和嵌缝聚氨酯密封膏的流变性、低温柔性、拉伸黏结性和拉伸一压缩循环性能等, 应符合部颁标准《聚氨酯建筑密封膏》 (JC483-92) 的规定。

5 硅酮密封膏

硅酮密封膏是以聚硅氧垸为主要成分的单组分和双组分室温固化型的建筑密封材料。目前大多为单组分系统, 它以硅氧烷聚合物为主体, 加入硫化剂、硫化促进剂以及增强填料组成。硅酮密封膏具有优异的耐热、耐寒性和良好的耐候性;与各种材料都有较好的粘结性能;耐拉伸, 压缩疲劳性强, 耐水性好。

硅酮密封膏的流动性、低温柔性、定伸性能和拉伸压缩循环性能应符合 (GB/T14683-93的有关规定。

单组分硅酮密封膏是在隔绝空气的条件下将各组分混合均匀后装于密闭包装筒中;施工后, 密封膏借助空气中的水分进行交联反应, 形成橡胶弹性体。

参考文献

[1]张志伟, 建筑材料性能[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.[1]张志伟, 建筑材料性能[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

[2]王力宏, 建筑施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.[2]王力宏, 建筑施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.

[3]薛绍祖.建筑工程防水技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.[3]薛绍祖.建筑工程防水技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

2012年日本密封材料市场调查 第8篇

1 调查对象

调查对象包括政府和公共机关的办事机构、设计事务所和建设公司, 其中设计事务所占47.5%, 政府和公共机关的办事机构占27.5%, 建设公司占25.0%。

被调查对象从事与建筑有关的经历:10年以上占37.4%, 未满10年占20.0%, 未满5年占8.8%, 未满3年占21.3%, 未满1年占12.5%。

2 调查所涉及的建筑类型 (2011年度, 可多项回答)

公共设施占19.1%, 学校设施占17.3%, 集中开发住宅占12.2%, 医院、福利设施占9.1%, 工厂设施占9.1%, 商业设施占8.3%, 住户自建设施占8.3%, 仓库设施占5.9%, 办公楼占5.5%, 娱乐、体育设施占2.4%, 停车场设施占2.0%, 其他占0.8%。

3 对现有密封材料是否满意

回答满意的占10.1%, 基本满意但有改善余地的占65.8%, 不满意的占24.1%。基本满意但有改善余地的和不满意的理由, 主要是材料的性能尚有待提高。

4 认为建筑密封工程应改进的地方

耐用年限占38.7%, 装饰材料的污染、变色占26.0%, 两者共占64.7%。其余为耐久性占22.0%, 颜色种类占10.2%, 其他占3.1%。

日本建筑密封材料工业协会制定了建筑用密封材料施工中装饰涂料的加速污染性试验方法, 可以作为共同的基准进行评价比较。再者, 日本建筑学会正在进行有关密封胶污染性和耐疲劳性的研究, 期待今后这些研究成果能得到普及。

5 目前使用较多的密封胶

双组分改性硅酮系占28.0% (第1位) , 双组分聚硫橡胶系占14.1% (第2位) , 双组分聚氨酯系占13.1% (第3位) , 单组分硅酮系占11.6% (第4位) , 双组分硅酮系占10.1% (第5位) , 单组分改性硅酮系占9.1% (第6位) , 单组分聚硫橡胶系和单组分聚氨酯系各占4.0% (第7位) , 丙烯酸-聚氨酯系3.0% (第9位) , 双组分聚异丁烯系占2.0% (第10位) 。

2011年建筑用密封胶的产量, 单组分硅酮系19 031 k L, 双组分改性硅酮系5 683 k L, 双组分聚氨酯系14 680 k L, 聚硫橡胶系3 213 k L。

6 选用某种密封胶的理由

选用密封胶时, 根据公共建筑工程标准说明书占24.8%, 价格占15.4%, 施工性和密封胶行业奖励各占7.4%, 根据建筑学会标准说明书占6.7%, 按照公司内部设计规定占6.0%, 美观性占5.4%, 材料生产厂家推荐占2.0%, 受广告影响占0.7%, 其他占3.4%。

若从不同使用者看, 在政府和公共机关的办事机构的回答中, 根据公共建筑工程标准说明书占58.1%, 价格占16.1%;在设计事务所的回答中, 耐久性占23.9%, 价格占15.5%;在建设公司的回答中, 耐久性占22.2%, 根据公共建筑工程标准说明书占17.8%。各类使用者的回答分布有很大的不同。

7 既有密封胶是否老化靠谁来诊断和判定

回答依靠防水施工单位和材料生产厂家的占64.5%, 超过半数;其次是依靠建筑设计事务所, 占12.7%;其他占22.8%。

8 维修时密封胶的选材理由

维修时选定密封胶的理由, 耐久性占29.1%, 与被粘对象的相容性占21.7%, 价格占12.7%。其余依次为防水施工单位和材料生产厂家推荐占10.1%, 施工性占4.5%, 美观性占6.3%, 采用与新建时相同的材料占5.3%, 按照公司内部设计规定占2.6%, 用户自己要求和推荐占1.1%, 其他占1.6%。

从不同使用者的回答看, 在政府和公共机关的办事机构方面, 耐久性占36.6%, 与被粘对象的相容性占17.1%, 价格占12.2%;在设计事务所方面, 耐久性占29.0%, 与被粘对象的相容性占22.6%, 价格占11.0%;在建设公司方面, 与被粘对象的相容性占27.5%, 耐久性占23.5%, 三者排位变动有相同的倾向。

9 选择施工单位的理由

选择施工单位时, 考虑技术和技能水平占29.7%, 价格占23.4%, 过去的业绩占12.8%, 安全管理能力占5.9%, 施工单位规模 (职工人数) 占5.9%, 二次设计能力占4.3%, 有资职的人数占3.7%, 其他占14.3%。

10 2012年最期待的密封胶

选择双组分改性硅酮系占41.9% (第1位) , 双组分硅酮系占12.2% (第2位) , 单组分改性硅酮系占10.8% (第3位) , 双组分聚硫橡胶系占9.5% (第4位) , 单组分硅酮系占8.1% (第5位) , 双组分聚异丁烯系5.4% (第6位) , 丙烯酸-聚氨酯系占4.1% (第7位) , 双组分聚氨酯系、单组分聚氨酯橡胶系和单组分聚氨酯系各占2.7% (第8位) 。

11 密封材料的需求态势

回答增加的占36.7%, 理由是“维修工程量增加”的看法居多。维持现状占48.1%, 理由是“维修工程量扩大但新建工程在减少”、“高耐久性的工程在增加”等。减少占15.2%, 理由有“建设市场规模缩小”、“公共工程减少”、“民间投资扩大无望”等。

制药设备橡胶密封材料及应用 第9篇

密封元件在一套制药设备中除保证准确执行工艺参数外, 它的另一个功能就是避免机电设备的三漏 (水、气、油等) , 它对保证设备的安全高效运行、节约能源保护环境、保证药品质量有着举足轻重的作用, 世界各国都非常重视对它的研究和应用。

1 密封原理及材料性能

目前制药设备密封材料广泛选取橡胶密封 (Rubber seals) 材料, 是因为它是一种宝贵的弹性高分子材料。给予其较小的应力会产生较大的变形, 这种变形可以产生接触应力弥补机械间隙达到密封的目的。从特征上讲, 此类材料弹性模量小、伸长率高、耐透气性和耐化学介质, 具有天然的绝缘性并能与多种材料结合、共混、复合而改性, 从而获得满意的物理综合性能, 因此这使该类材料在设备密封设计中大受欢迎。图1为常见的O型橡胶密封圈。

目前常用的橡胶材料有: (NR) 天然橡胶、 (SBR) 丁苯橡胶、 (IR) 异戊橡胶、 (BR) 顺丁橡胶、 (NBR) 丁腈橡胶、 (CR) 氯丁橡胶、 (EPR) 乙丙橡胶、 (IIR) 丁基橡胶等。特种橡胶有: (Q) 硅橡胶、 (FPM) 氟橡胶、 (ACM) 丙烯酸脂橡胶、 (AU/FU) 聚氨脂橡胶等。

在一套完整的制药设备中, 通常机械动力部分较多选用的是常用的橡胶材料, 在接触物料 (含异常情况下) 的工艺功能区域则选取特种橡胶材料作为密封材料。以下对常用橡胶密封材料的特征性能做一些阐述, 以便于区分应用。

1.1 (NR) 天然橡胶

天然橡胶是具有良好加工工艺性能的不饱和橡胶。材料分子的每一个链节上含有的双键的活泼性很容易与其他化学物质结合发生氧化、裂解反应, (如与卤素发生氯化、溴化反应, 在催化剂和酸作用下发生环化反应) 这决定了它容易改性便于加工, 制造成品显示出理想的机械性能, 特别是结晶型天然橡胶在拉伸强度、定伸应力、撕裂强度等方面显示出良好的性能。化学性能上耐碱不耐强酸, 但对光、热、臭氧、非极性溶剂敏感, 很易老化。它是众多密封产品基础材料。改性后在胶带、胶板、胶管、密封和轮胎类等领域获得广阔应用空间, 但价格不菲。

1.2 (IR) 异戊橡胶

异戊橡胶是以异戊二烯为单体通过定向、溶液聚合而得的聚合物。分子结构与 (NR) 天然橡胶相同, 故性能相近, 常称为合成天然橡胶。膨胀和收缩小, 加工过程流动性优于天然橡胶。质量均一, 纯度高, 无色透明, 适宜药用密封配方。异戊二烯与异丁烯单体以一卤甲烷为溶剂, 通过阳离子聚合可得气密性很好, 且化学、耐热性能非常稳定的 (IIR) 丁基橡胶。目前在制药包装材料中广泛应用。如用于耐受多次穿刺的粉针西林瓶丁基胶塞、大容量注射剂密封丁基胶塞、试剂溶液密封。在反复湿热灭菌设备的活动门密封、仪表穿越高温设备壳层接线密封等方面也十分受青睐。

1.3 (SBR) 丁苯橡胶

以丁二烯和苯乙烯为单体进行溶液聚合后可得溶聚丁苯橡胶。在5℃以上、50℃以下的条件分别可得低温乳聚丁苯橡胶、高温乳聚丁苯橡胶。前者应用较广, 后者市场在萎缩。由于分子结构中含有众多苯基侧基, 加大了分子间作用力。弹性、耐低温性、耐撕裂性较差。此类材料尽管有很好的耐磨性和耐透气性能, 但不适合做水、气、油等密封材料。多见橡胶缓冲构件偶见非压力的排水管和低档的排烟、排废气管道密封件采用此材料。

1.4 (BR) 顺丁橡胶

全称顺式—1, 4—聚丁二烯橡胶。它是由丁烯单体在催化剂作用下通过溶液聚合获得的有规立构橡胶。结构归整性好, 无侧基, 分子链柔和, 因此具有极好的耐低温性, 高弹性。动负荷下发热小, 在机械力作用下橡胶内应力易于重新分配、以柔克刚, 着力点材料不易脱落。为获得良好的改性效果, 常与 (NR) 天然橡胶、 (NBR) 丁腈橡胶、 (CR) 氯丁橡胶混用作药品开口容器的密封材料。

1.5 (NBR) 丁腈橡胶

这是由丁二烯和丙烯腈两种单体经乳液聚合而得的橡胶。单体组分变化和聚合温度不同可以获得此类型多种橡胶。丁腈橡胶引入高极性的氰基后在耐非极性油、耐腐蚀、耐磨擦方面显示极优越的性能, 同时也显示出其半导体方面性能 (电荷积聚、安全因素需要考虑) 。

高聚丙烯腈含量的丁腈橡胶在目前的耐油密封件中应用广泛。诸如制药设备的动力传递箱油封、输油管道、垫圈、含油容器衬里等常采用此类材料。在液压系统部件和机电产品的润滑系统中有“耐油密封大王”称号。在制药设备工艺功能区域诸如软胶囊设备/合囊工序、含油类药剂/有油灌注工序等设备密封材料也常采用。

经过氧化物硫化的氢化丁腈橡胶显示出高耐热、压缩永久变形小的可贵特性, 这使氢化丁腈橡胶在制造高温、高压设备的密封材料舞台上能大显身手。

1.6 (EPR) 乙丙橡胶

乙丙橡胶是以乙烯、丙烯或乙烯、丙烯加少量非共厄二烯烃类为单体在催化剂作用下进行溶液聚合或悬浮聚合得到的无规共聚弹性体。前后不同材料分别得到有二元乙丙橡胶 (EPM) 、三元乙丙橡胶 (EPDM) , 统称乙丙橡胶。

乙丙橡胶具备在130℃下的恶劣环境长期工作的能力, 且耐臭氧、潮湿、抗阳光/紫外爆晒等能力十分显著。这使它在制药环境获得广阔的运用空间。制药设备的许多部件工作开始前或结束立即投入CIP/SIP工序是必须的, 带来的潮湿空气且紫外或臭氧直接使用的环境很容易破坏其中的普通橡胶密封结构。另, 121℃湿热灭菌的环境反复多次灭菌对普通橡胶密封而言是难以承受的。这些工艺要求对乙丙橡胶而言则是完全能够胜任的。故在当今的进口制药设备密封中大量采用EPDM材料。国内高档大、小容量注射剂生产线上诸如注射用水隔膜阀片广泛采用EPDM橡胶与PTFE复合密封 (如图2) 。其既能承受纯蒸汽灭菌环境带来的高温、高湿, 也能满足隔膜阀片必须的启闭弹性的要求。在常采用臭氧和紫外灭菌的制药用水分配系统管道的密封元件中也大量采用此类材料。

1.7 (Q) 硅橡胶

它是二氯硅烷经过水解、聚合而得到的有机弹性体。按照硫化方式和化学结构可有热硫化 (HTV) 和室温硫化 (RTV) 两类。前者是高分子量的固体胶, 后者是低分子量具有侧基的液体胶。在密封材料上常使用前者, 硅橡胶密封如图3所示。

硅橡胶区别于其他材料的最大特性是优越的表面性能和生理惰性。极低的吸水性能长期侵入水中, 吸水率<1%且物理机械性能不下降。防霉性能优秀, 无味、无毒对人体无不良影响。

在家用电器密封、医用人造器官、美容、人体导液管道等方面常采用。高温130℃下设备以及在碱环境、次氯酸钠和双氧水浓度高的环境作密封材料也大受欢迎。目前制药工厂设备现场使用量最大的是常 (低) 温药液物料输送软管和管密封件填料。

固体硅橡胶密封件在耐溶涨和化学介质方面主要取决于介质类型。在高温的水蒸汽环境 (>130℃) , 硫化硅胶易被侵蚀破坏很快降解, 呈白色颗粒粉末, 发硬变碎易脱离表面, 如图4所示。

在不易控制温度的加热环境或纯蒸汽灭菌的管道/容器等位置一般不推荐使用此材料做密封。

1.8 (FPM) 氟橡胶

氟橡胶是指分子主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一类合成高分子橡胶弹性体, 是20世纪后期面世的一种新材料。按照结构区分有含偏氟乙烯氟橡胶、亚硝基类氟橡胶、全氟醚类氟橡胶、氟化磷腈类氟橡胶4大类。

氟橡胶具有较高的拉伸强度和硬度, 但弹性较差, 摩擦系数小耐磨性好耐老化。与其他材料比较具有突出的耐腐蚀性。对有机溶剂、浓酸、高浓度过氧化氢表现优于其他橡胶, 对热水作用稳定。氟橡胶的透气性随着温度升高, 气体在氟橡胶内溶解度增大, 即透气性降低, 扩散速率降低。对臭氧、日光不敏感, 耐中等辐射剂量, 这使它在航天、真空等领域大有用场。

有文献实验资料证实微生物对氟橡胶作用十分稳定, 故在进口国外实验设备、高级制剂设备的水、气、油密封元件上大量采用。

图5所示为进口生物发酵设备的容器采用的氟化磷腈类氟橡胶密封环, 其在恶劣环境下使用5年密封效果良好。

2 密封元件几何形状设计

优良的密封元件材料选择是问题的一方面, 优秀的形状设计是问题解决的另一方面。解剖代表性的密封元件会给我们许多启示。

2.1 O型密封的工作受力与形状设计

由于比较复杂, 其需要进行许多计算。此类密封元件在装配完成后, 由于纯压力而垂直变形填充间隙, 当它处于工作状态时情况有很大的不同。一般而言, 承受到工作压力FN作用后形成剪切状滑移形态, 一侧会向另一侧位移形成挤出状弹性体, 达到非常有效的双向自封效果, 实际变形很小。图6所示为便于观察而局部放大图。

为保护这种自封效果在沟槽和挡圈上会作出设计上选择:诸如槽坡口倒角、橡胶材料硬度、永久性变形、骨架添加等设计, 限于篇幅此不作展开。

由于其受力和工作中的复杂环境, 此类密封的形状设计上有多种变化。如截面设计为X形, 使它有4个密封凹区均匀分布, 可以承受更大的工作压力, 能避免O型密封的致命扭曲失效的缺陷。在制药设备中一般O型密封使用在静密封区域较多, 高级形状设计也用于压力不高的动密封区域。

2.2 唇形密封形状设计

唇形密封形状指的是密封圈受压面具有嘴唇状、压力强化密封作用的一大类密封元件。截面结构有V、U、Y、L、J等形式。针对水压、油压、气压工作环境的一类设计, 可在15～25 MPa的环境可靠使用, 并能在往复运动中保持密封效果, 特别适合动力机械设备的气缸、液压缸、蒸汽泵等环境选取作密封件。唇形密封中最具代表性的结构为Y形密封环, 如图7所示。

在装配过程中, Y形密封环是有方向安装元件。Y形开口对应压力传递来的方向, 不能逆装。在装配前需要一定公差过盈压入定位。偶尔在设备初次启动瞬间会有少量渗透物料;随着运动往复形成的油膜与设备表面构成的密封及压力作用, Y形开口 (唇边) 的弹性伸开, 动态的密封效果会增强, 允许压力范围内越压密封越可靠, 在许多环境下能做到滴水不漏。

唇形密封的形状设计为克服O形弱点和在高压环境中使用开创了非常有利的局面。由于制药设备在工作现场易于产生粉尘 (如制粒、压片、包装) 和杂质, 污染成品, 有密封易于清洁, 能防止和避免污染。在Y形唇边或底部常常设计有防尘边。诸如SDR和SM及KDI等带有防尘功能及骨架的密封元件, 既保护了密封下的机械公差及润滑, 又避免了药品杂质污染。

制药设备在密封元件的形状设计上鉴于特殊工艺要求还有系列的异性材料组合密封、夹布旋转唇形密封、内包骨架的旋转唇形密封、弹簧唇形密封等众多结构形状, 构成了一个完整的密封元件大家族。但是由最基本形状O、Y发展和丰富起来的。

3 常用橡胶密封材料的适用特性

3.1 在具体的设备密封应用中的物理特性

在满足工艺要求和保证设备功能条件下选用, 各行业大多偏重材料各自自身特点。诸如: (1) 一般机电设备材料偏重耐油、耐压力、耐高温、耐摩擦性、绝缘性等。 (2) 公用工程冷冻、压缩设备偏重耐油、耐低温、耐摩擦性等。 (3) 制药设备上偏重材料的高低温稳定、无毒、无味、不脱落、不与介质反应等。 (4) 医用材料还要求与人体组织相等的pH和注意渗透压等。

世界物质是大不相同的, 没有一成不变的通用万能材料, 只有具备特殊性才能不断获得生存发展空间的物质材料。表1是根据参考文献资料和经验列得的。其中, 适宜材料用A表示, 可以选用用B表示, 建议不采用用C表示, 不适宜材料用D表示。

3.2 橡胶密封材料的主要改性工艺方法

常用橡胶密封材料为满足多种工艺要求、广泛增加材料的适用特性有多种改性工艺。最有代表性的改性工艺是橡胶硫化和橡胶填充。以下简述其原理以便于选择。

3.2.1 橡胶材料硫化

橡胶硫化 (某些书籍称交联) 通常指对橡胶的线型大分子链通过化学交联而得三维网状结构的化学改性过程。一般放置在加工工艺的后面一道工序, 将产品置于一定物料、温度、压力、时间的环境内使橡胶内部结构发生连续变化的交联反应, 从而赋予橡胶密封元件各种宝贵的物理特性。

一个完整的硫化过程是主要由硫化剂、活性剂、促进剂等多元组分参与的复杂反应。主要目的是通过诱导、交联反应过程使分子间形成稳定交联键网络, 分子链间不再产生相对滑移但链段运动依然存在。交联反应程度常由交联密度大小来确定, 交联密度增加对拉伸强度影响显著。先是性能得到改进, 后会产生抑制作用。一般情况下较低交联密度时, 材料有较高的伸长率。随着交联密度的适当增加, 材料在硬度、回弹性、耐疲劳性上是增强的, 在永久变形、动态发热、溶涨性等方面是减小的。可见诸多橡胶材料改性离不开此工艺, 因此类似橡胶加工工厂多建立有专门的硫化车间 (工段) 。

3.2.2 橡胶材料填充

橡胶材料在加工中大量添加某些物质来增加橡胶体积, 减低制品的成本, 改善加工工艺性能和色泽等, 一般情况下对产品的物理机械性能不会产生太大影响。

主要的填料物为性能稳定的含硅化合物、碳酸盐、金属氧化物等无机材料, 配以再生胶、硫化胶粉、木粉、短纤维等物料。但制药设备中橡胶密封元件对主要的填充物选择性要求甚高。

4 结语

橡胶密封元件在制药设备中的应用发展很快。随着材料技术的进步, 老材料的淘汰周期不断缩短。研究的主要方向是在高低温恶劣环境中的稳定、无毒、无味、不脱落、不与介质反应等特性。生物化学和冻干制药技术对设备的橡胶密封元件一直要求很高。目前采用进口材料制造密封元件仍占一定比重。国外代表性装备供应商如Hanger、B+S、Parker、Freudenberg、Simrit等推出的新设备大多在材料研制改进和密封形状设计上双管齐下, 使密封元件功能日臻完善。

因此, 我们应留意参考国外新型的智能密封结构和运动密封中推出的低摩擦聚脂Y型密封设计, 另采用计算机软件辅助的有限单元 (FEM) 设计, 从橡胶密封接触应力中分析初破坏点达到推出新结构的形状的设计方向, 都是其发展的新突破口。

参考文献

[1]刘印文.橡胶密封制品实用加工技术.北京:化学工业出版社, 2002, 4

[2]黄兴.新世纪密封技术面临问题及发展趋势.润滑与密封, 2002 (1) :76～78

[3]翁国文.橡胶工业制品加工技术.北京:化学工业出版社, 2005

[4]彭兵, 肖风亮, 李翔宇.橡胶密封制品.北京:化学工业出版社, 2009, 10

对碳素机械密封性材料的应用研究 第10篇

1 碳素材料的独特之处

传统装置中所使用的密封件, 大多是由金属材料制成的, 这些金属材料中的一些化学物质会在密封过程中对密封件进行侵蚀, 日久天长, 密封件的一些功能就会严重下降, 甚至缺失。不仅缩短了密封件的使用期限, 还大大降低了密封性能。经过不断研究, 发现碳素机械密封性材料能很好的解决上述存在的问题。碳素机械密封性材料主要具有耐高温、密封性强、耐深冷、抗腐蚀、抗辐照性、抗氧化性、耐磨损性能和化学稳定性等特点。这些性能使碳素机械密封性材料在替代了一些传统材料的同时, 保证了机械密封装置中的密封环正常运转和相关设备的运行效率, 效果十分明显。

2 碳素材料的性能

2.1 强有力的耐腐蚀性

碳素材料开始氧化的温度应根据热处理的温度而定。氧化的温度会随着热处理温度的不断升高而升高, 例如, 石墨在450℃左右开始轻微氧化。碳素材料的抗氧化性能也会随着纯度的升高而升高。这种材料有良好的化学稳定性, 在腐蚀剂酸、碱、盐及氧化性不强的介质中基本上不受腐蚀。为了更全面地掌握碳素材料的耐腐蚀性能, 将以试验来进行认证。在本次的试验中, 为了保证试验的可靠性和说服力度, 选取三种基体进行测试, 分别是焦碳石墨基 (以石油焦碳为主) 、天然鳞片石墨基 (以鳞片石墨为主) 和碳黑石墨基 (以喷雾碳黑为主) 。确定好基体后, 保证三种基体都处在常温条件下, 将这三种基体分别放置在已经配置好的浓度不同的酸 (浓度为96%~98%) 、盐、碱 (含量适中的氢氧化钠试剂) 和强氧化剂 (含量适中的重铬酸钾溶液) 中, 对它们进行腐蚀。之后, 对腐蚀期间的变化进行记录, 详细记录发生不同变化的时间, 经过数天腐蚀之后, 要做一个性能测试。具体做法:将取出的样品用开水煮沸, 并重复煮沸过程5~7次, 直到检测到样品的p H值稳定在7左右, 对样品进行烘干之后开始进行性能测试, 确定样品的耐腐蚀能力。经过性能测试实验, 虽然经历了被强酸、碱、盐及强化剂等试剂的强化性腐蚀, 但是, 碳素机械密封性材料依然没有出现太大程度的损伤, 经进一步检测, 碳素机械密封性材料的性能依然完好, 没有多大改变。即使是处在强酸、碱、盐及强化剂等试剂的环境下, 碳素机械密封性材料的性能也不会受太大的干扰。经过对比之后, 选取三种样品对强酸、碱、盐及强化剂等试剂的耐腐蚀性能存在一定的差异。从测试结果来看, 耐腐蚀性能最强的是碳黑石墨基材料, 耐腐蚀性能最差的是天然鳞片石墨基材料, 耐腐蚀性能处于两者之间的则是焦炭石墨基材料。在无数次测试后, 笔者发现, 如果对碳素机械密封性材料再做进一步的浸渍处理, 会大幅度提高碳素机械密封性材料的机械强度和耐磨性, 同时, 不会掩盖碳素机械密封性材料的基本特性。不仅克服了碳素机械密封性材料易脆的缺点, 还增强了碳素机械密封性材料的耐腐蚀性能。如今, 这一方法已经被广泛的应用到实际生产中, 收到了很好的反馈效果。

2.2 具有超强的耐高温性

在化工、石油和机械等行业内, 不仅要求碳素机械密封性材料具有相当可观的耐腐蚀性能, 还要求碳素机械密封性材料具有一定的耐高温能力。为了进一步研究材料的耐高温能力, 选取了三种样品, 将这三种样品分别放置在不同温度下, 经过一段时间后, 笔者对三种样品的耐高温性能进行了详细测试。为了进一步提高碳素机械密封性材料的耐高温能力, 增加机械的强度和不透性能, 分别对三种样品进行了浸渍。结果发现, 这三种碳素机械密封性材料在经过不同温度的处理之后, 性能都没有太大的变化, 随着温度的提高, 三种样品的性能也没有太大的变化, 耐高温性能正常, 而且摩擦系数非常小, 效果十分可观。笔者又对三种样品在同一温度下的耐高温性能进行了测试, 发现不同的碳素机械密封性材料在同一温度下的耐腐蚀性大都不同, 碳素机械密封性材料可以达到使用温度范围在300℃~500℃。如果继续对碳素机械密封性材料进行改进, 一些碳素机械密封性材料的使用温度是可以达到540℃的。迄今为止, 没有哪一种材料能够达到这么高的使用温度和这么广泛的使用范围, 所以, 在耐高温方面, 碳素机械密封性材料是具有相当实力的。采用不同的浸渍制品对碳素机械密封性材料的耐高温和耐腐蚀能力也有不可低估的作用, 所以, 在浸渍制品的选择上, 要选取一些效果显著的浸渍制品, 使碳素机械密封性材料的性能发挥的更好。

3 碳素材料的应用和发展

水泵密封问题的分析与改进 第11篇

关键词：水泵 密封 改进

过去经常使用的水泵填料是普通浸油麻丝软盘根，经常损坏，这种盘根，使用寿命不到600小时，经常维修和更换，不仅使工作带来压力，更重要使水泵出现漏气、漏水，供水压力严重不足并造成叶轮严重气蚀，影响了正常供水，为此，对盘根损坏的问题进行了分析，提出了改进措施。

水泵具有不同的用途，而在矿井生产中它的用途主要有输送井下废弃的污水，控制井下污水的流量与扬程的范围。井下人员的安全和矿井的正常生产需要矿井排水，水泵及时把水排至地面，因而水泵在矿井生产中的重要性也不容忽视。

一、软填料密封的基本结构及其密封原理

软填料装在填料箱内，压盖通过压盖螺栓轴向预紧力的作用使软填料产生轴向压缩变形，同时引起填料产生径向膨胀的趋势，而填料的膨胀又受到填料箱内壁与轴表面的阻碍作用，使其与两表面之间产生紧贴，间隙被填塞而达到密封。即软填料是在变形时依靠合适的径向力紧贴轴和填料箱内壁表面，以保证可靠的密封。

填与运动的轴之间因有相对运动，难免存在微小间隙而造成泄漏，此间隙即为主要泄漏通道。填料装入填料箱内以后，当拧紧压盖螺栓时，柔性软填料受压盖的轴向压紧力作用产生弹塑性变形而沿径向扩展，对轴产生压紧力，并与轴紧密接触。但由于加工等原因，轴表面总有一定的表面粗糙度，其与填料只能是部分贴合而部分未接触，这就形成了无数个不规则的微小迷宫。当有一定压力的流体介质通过轴表面时，将被多次引起节流降压作用，这就是所谓的“迷宫效应”，正是凭借这种效应，是流体沿轴向流动受阻而达到密封。填料宇宙表面的贴合、摩擦，也类似滑动轴承，故应有足够的液体进行润滑，以保证密封的使用寿命，即所谓的“轴承效应”。

显然，良好的软填料密封即是“轴承效应”和“迷宫效应”的综合。适当的压紧力使轴与填料之间保持必要的润滑膜，可减少摩擦磨损，高使用寿命。压紧力过小，泄漏严重，压紧力过大，则难以形成润滑液膜，密封面呈干磨擦状态，磨损严重，密封寿命将大大缩短。因此，如何控制合理的压紧力是保证软填料密封具有良好性能的关键。

二、软填料密封存在的问题

传统软填料密封主要存在以下几个方面问题

1.径向压力分布不均，摩擦磨损严重

由于填料是弹塑性体，当受到轴向压紧后，产生摩擦致使压紧力沿轴向逐渐减少，同时所产生的径向压紧力使填料紧贴于轴表面而阻止介质外漏。径向压紧力的分布由外端（压盖）向内端，先是急剧递增趋平缓，被密封介质压力的分布由内端逐渐向外端递减，当外端介质压力为零时，则泄漏很少，大于零时泄漏较大。由此可见，填料径向压力的分布与介质压力的分布恰恰相反，内端介质压力最大，应给予较大的密封力，而此处填料的径向压紧力恰是最小，故压紧力没有很好的发挥作用。实际应用中，为了获得密封性能，往往增加填料的压紧力，亦即在靠近压盖端的填料处使径向压力最大（约为平均压紧力的2—3倍），当然摩擦力也增大，这就导致填料和轴产生的异常磨损情况，严重影响了密封工作的稳定性。填料圈数较多，轴向高度越大，比压越不均匀。

2.散热、冷却能力不够

3.应力松驰现象严重，密封工作的稳定性差

4.自动补偿能力较差

5.偏摆或振动的影响

三、针对水泵软填密封存在的问题的改进措施

1.针对我矿盘根经常损坏的现象作出以下改造：

（1）采用填料的组合使用 即采用不同种类密封填料分段混合配置。不同的填料其侧压系数和回弹性能不同，通过合理选择不同的填料进行组合，可以极大地提高其密封效果。对于膨胀石墨由于其抗拉及抗剪切能力较低，所以一般将膨胀石墨与石棉填料或碳纤维填料组合使用，这样既可防止膨胀石墨填料被挤入轴隙，强烈磨损而引起介质泄漏，又可使填料径向压力分布均匀，增进密封效果。

（2）对填料预压成形 填料预压成形就是对填料先以一定的压力进行预压缩，然后再装入填料箱。填料在经过预压缩后，在相同的压盖压力下，抵抗介质压力的能力增强，变形减少，介质泄漏的阻力增大，密封效果明显改善。填料经过预压缩后，与未经预壓缩的相比，装入填料箱后其径向压力分布比较均匀合理，密封效果提高。预压缩的比压高于介质压力，其值可取介质压力的1.2倍。预压后填料应及时装入填料腔中，以免填料恢复弹性。如果进行预压缩时，对填料施加的压力不同，靠近压盖的填料压力小，离压盖越远则预压力越大，这样的填料装入填料箱压紧后其径向压力分布更接近泄漏介质沿泄漏通道的压力分布，密封效果与寿命有很大改善。

（3）采用新型密封填料 泥状混合填料是一种新型的密封填料，它由纯合成纤维、高纯度石墨或高分子硅脂、聚四氟乙烯、有机密封剂进行混合，形成一种无规格限制的胶泥状物质。泥状混合填料密封结构，在轴的运转过程中，泥状混合填料由于分子间吸引力极小，具有很强的可塑性并且保证了圆面的光滑度，可以紧紧抱在轴上，并紧紧压住轴，使得填料与轴的间隙无限缩小，保证水不能流出。没有与轴相接的填料则保持相对静止并在压盖的压紧力下不断的给轴向力压紧轴，形成一个“增压保压层”。这样在泥状混合填料中间形成一个剪切分层面。并且在压紧件方面采用的弹性压盖在安装填料时使压盖有较大的预留压力在填料上面，当填料有磨损时压盖自动进行调整，使得填料在轴向的收缩力保持平衡，即可使密封始终处于一个压力水平，使密封件不被破坏。

泥状混合填料密封的特点是：无泄漏，密封可靠，自动压紧调整，对轴（或轴套）无磨损；安装简单，维修时可方便修复，降低了劳动强度；不需要冲洗和冷却；轴功率损耗小。

2.改进密封结构

自动补偿径向压紧软填料密封结构，具有以下优点

（1）其径向和间隙中介质的压力在数值上接近，符合软填料密封机 理。

（2）和传统软填料密封结构相比，摩擦功耗低；

（3）各圈填料受压套径向压力的作用，可始终紧压轴表面，可保证有效密封；

（4）自动补偿机构可连续补偿径压力，提高了密封的可靠性；

（5）在同样的密封条件下，减轻了轴与填料的磨损，可延长轴和填料的使用寿命。

我国止水带密封材料专利技术综述 第12篇

随着我国经济的发展, 土建交通建设如火如荼。但是房屋建筑、地下室、交通隧道等的防水形势却不容乐观, 尤其是建筑物的接缝往往是渗漏水的多发部位, 也是防水处理的重点部位, 现阶段国内主要是通过密封材料进行防水处理。密封防水材料主要有2类:定型密封材料 (止水带、止水条) 和不定型密封材料 (腻子、密封膏或嵌缝膏) 。欧美等国从20世纪40年代就开始利用天然合成树脂来制造止水带, 日本从20世纪60年代开始研发弹性密封材料, 并很快达到世界领先水平。虽然我国房屋建筑历史悠久, 但是真正现代意义上的密封防水却远不及发达国家, 这是由于我国当时工业的落后, 并不能生产合格的用于止水带密封材料的橡胶、金属等材料。

随着技术的革新和进步, 目前国内密封防水材料的发展速度也较快, 新型密封材料不断出现, 尤其以定型密封防水材料中的止水带, 结构型式、材料的种类较多, 在国内专利文献中的反映也较为明显。为分析我国止水带密封材料的发展历程、发展趋势和方向, 本文对我国密封防水材料的专利进行了搜集和整理, 为研发和应用密封防水材料提供一定的参考。

1 止水带密封材料概述

1.1 概念和分类

止水带密封材料专门处理建筑物或地下构筑物的各种接缝, 如伸缩缝、施工缝和变形缝等, 止水带密封材料能阻塞介质透过渗透通道, 起到水密、气密性作用的材料[1]。止水带主要是增加2次混凝土施工结合面积, 利用橡胶等材料的高弹性和压缩变形性, 从而起到紧固密封, 有效防治建筑构件的渗漏水, 并起到减震缓冲作用。

止水带密封材料应有较好的粘结性、弹性和抗老化性, 长期经受拉伸以及振动疲劳等, 仍能保持良好的防水效果。止水带密封材料应满足如下性能要求:

(1) 收缩自如, 能适应接缝位移并保持有效密封的变形量;

(2) 接缝位移过程中不产生粘结破坏和内聚破坏[2]。

目前止水带根据材质可分为:橡胶止水带、塑料止水带、金属止水带和复合止水带。

1.2 应用情况

止水带广泛应用于各种类型的混凝土结构中, 例如挡水坝、蓄水池、地铁、涵洞、隧道等地下工程中。在一些建筑工程中, 由于不能连续浇筑, 或由于地基的变形, 抑或由于温度变化引起的混凝土构件的热胀冷缩等原因, 致使在浇筑时常留有变形缝、施工缝, 而这些变形缝、施工缝通常会造成结构渗漏。为了防止因变形缝、施工缝处出现渗漏, 就要求在变形缝或施工缝的部位使用止水带密封材料。

1.3 密封失效原因

止水带密封材料的失效与止水带本身的材质、结构类型, 甚至是安装固定密切相关。主要原因有:

(1) 止水带的耐候性、耐老化性能较差, 造成密封失效;

(2) 止水带与结构物“三缝”之间存在粘结、咬合不牢等问题, 在外界环境及外力作用下, 容易造成密封失效;

(3) 结构物在外界环境温差、自身沉降等作用下, 易造成止水带的扭曲、变形, 从而失效[3]。

2 止水带专利情况统计

2.1 专利数量统计

自1984年我国第一部关于专利保护的法律通过审议, 也随着我国技术的发展和进步, 专利技术在国内逐步得到重视, 申请专利的个人和机构逐渐增多[4]。通过对止水带密封材料专利进行检索, 我国1992年才开始有2个止水带密封材料的发明专利出现, 分别是“大变形量弹性止水带” (申请日:1992.01.28;公开号:CN2111978U) 和“带定位孔的止水带” (申请日:1992.10.13;公开号:CN2154885Y) 。到2000年可查到16项关于止水带密封材料的专利, 从2001年到2005年就已经有18项发明专利, 也证明了进入21世纪后工程建设对止水带密封材料的需求变大, 止水带密封材料的技术开始发展。到2011年, 止水带密封材料专利技术申请已经达到了34项, 表明随着工程建设的推进和生产技术创新能力的提高, 我国的止水带密封防水材料技术水平得到了极大提高。

图1为自1992年到2013年我国止水带专利技术数量的发展变化情况。

2.2 专利类型统计

根据统计可知, 我国止水带密封材料的专利类型主要集中在材料类型 (占47%) 、结构型式 (占20%) 、固定方法 (占20%) 和其它 (占13%) 4个方面。

3 止水带专利技术特点分析

我国止水带密封材料的种类繁多, 为了更好地对各专利技术特点进行分析, 本文从材料类型、结构型式和固定方法3个方面对止水带密封材料进行分类归纳。

3.1 材料类型

橡胶类、塑料类、金属类和几种材料的复合类是目前生产止水带密封材料的主要材料。

3.1.1 橡胶类

橡胶类密封材料可分为天然橡胶和合成橡胶2大类。天然橡胶主要从天然产胶植物中制取, 而合成橡胶是一种人工合成的高弹性聚合物, 主要包括氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丁晴橡胶等种类。在止水带密封材料生产中, 基本是利用以上几种橡胶生产密封材料。

如“遇水膨胀橡胶止水带” (申请日:1995.12.28;公开号:CN2238868Y) 的发明专利, 就是利用橡胶遇水膨胀的特性。之后不少专利技术都是利用遇水膨胀橡胶制作止水带, 但也有在橡胶生产过程中添加其它物质, 生产具有特定功能的止水带的专利, 如“一种耐硫化氢腐蚀的橡胶止水带及其制备方法” (申请日:2009.10.30;公开号:CN101701524B) 的发明专利, 就是通过添加其它物质提高了橡胶止水带耐硫化氢腐蚀能力。又如“一种CPE橡胶止水带的配方及制备工艺” (申请日:2011.12.31;公开号:CN102585390A) 的发明专利, 也是由CPE橡胶、软化增塑剂、热稳定剂、p H值调节剂、润滑剂和补强剂等原料生产止水带, 此种止水带具有弹性好、耐腐蚀等优良特点。自粘性橡胶止水带也是发展的方向, 如“复合型自粘止水带” (申请日:2009.08.31;公开号:CN201534957U) 的发明专利, 就是采用非硫化丁基橡胶作为粘结层制作自粘止水带, 这类专利解决了普通止水带与混凝土粘结不牢而易产生渗水的问题。

橡胶类密封材料的防水机理是利用橡胶具有很好的弹性和延伸性来达到止水目的, 但橡胶类止水带不容易与混凝土表面粘结牢固, 且使用时间过长后会发生橡胶材质老化现象。并且在实际应用中容易发生止水带扭曲、损坏问题, 从而影响防水效果。

3.1.2 塑料类

塑料止水带的种类也较多, 也是利用了高分子材料的一些特性来制作止水带。

如“合成树脂背贴式止水带” (申请日:2009.03.12;公开号:CN201396159Y) 的发明专利, 就是以合成树脂作为基体制作止水带。又如“乙烯-醋酸乙烯共聚物背贴式止水带” (申请日:2010.04.09;公开号:CN101812850A) 的发明专利。此2种背贴式止水带专利材料耐酸碱腐蚀、耐变形、成本低、应用广泛。PVC塑料和HDPE塑料也广泛应用在制作止水带密封材料领域, 如“PVC止水带” (申请日:2010.04.12;公开号:CN201649316U) 的发明专利, 就是应用PVC塑料的高弹性和压缩变形性的特点, 使得这类止水带起到有效地紧固密封作用。如“一种HDPE止水带” (申请日:2010.05.17;公开号:CN201794172U) 的发明专利, 是采用高密度聚乙烯经过塑化、压延而制成的, 属于柔韧性好、易弯曲、不易折断的环保产品。随着技术的发展, 生产工艺的提高, 如“一种非沥青类高分子自粘止水带及其制备工艺” (申请日:2013.03.14;公开号:CN103147424A) 的发明专利出现了, 它采用SBS树脂、SIS树脂、增塑剂环烷油、增黏剂小分子质量聚异丁烯、光吸收剂二氧化钛等配合而成, 非沥青类高分子材料不含易挥发油性物质, 大大提高了粘结稳定性, 延长了使用寿命, 同时其不含易遇水析出的有害物质, 从而降低了对地下水资源污染和破坏的风险。

塑料类止水带具有良好的耐腐蚀和抗渗效果, 但是长期暴露在空气中易老化, 耐低温性能较差, 塑料本身与混凝土的粘结强度不高, 一般需要采用胶粘剂来达到粘结效果。

3.1.3 金属类

金属类止水带一般常用于水工建筑物伸缩缝密封止水, 其种类主要包括有紫铜、不锈钢以及金属镀制品类。如“钢板止水带” (申请日:2011.05.26;公开号:CN202081518U) 的发明专利, 就是采用水平钢板与水平筋焊接而成。此实用新型结构牢固, 设置稳定。如“三防止水带” (申请日:2013.01.22;公开号:CN203008142U) 的发明专利, 使用了镀锌钢板来提高止水带的抗拉、抗压强度, 避免出现因变形过大被拉出的问题。

金属类止水带具有一定的抗腐蚀能力, 强度较高, 但存在与混凝土咬合性差, 成本较高, 安装操作复杂等问题。

3.1.4 复合材料类

随着建筑材料的不断发展, 对止水带密封材料的性能要求也越来越高, 复合止水带因结合多种材料的特点, 得到了越来越广泛的应用。复合止水带主要包括金属与橡胶复合生产的钢板橡胶或钢边橡胶止水带, 还包括内嵌丝线或金属网的加强型止水带, 还有些是普通橡胶与塑料、遇水膨胀材料、粘结层复合止水带。

如“一种钢边橡胶止水带” (申请日:1997.04.21;公开号:CN2299099Y) 的发明专利, 就是在橡胶带的两边设置钢带, 在钢带上设置有安装孔, 它的优点是能与混凝土牢固结合, 还可以有效防止水渗透。“加强型止水带” (申请日:2011.11.07;公开号:CN202323697U) 的发明专利, 通过在止水带内嵌丝线增强了止水带的强度, 延长了止水带的使用寿命, 减少了更换频率。名称为“一种复合型止水带” (申请日:2002.11.07;公开号:CN2576827Y) 的发明专利, 通过在带体表面设置遇水膨胀橡胶层, 可以使止水带最大限度地修补施工造成的缺陷, 从而起到较好的防水作用。

3.2 结构型式

止水带密封材料的形状也多种多样, 根据结构型式划分, 止水带密封材料主要分为封闭型和开敞型2类。

3.2.1 封闭型

封闭型止水带也就是变形段为中心孔型, 有的还可以在中心孔中注气或液体。

如“大变形量中埋式橡胶止水带” (申请日:2010.01.29;公开号:CN201598739U) 的发明专利, 包括变形段和锚固段, 变形段设置成椭圆形中心孔, 锚固段上设置有锚固肋, 大大增加了止水带的伸缩量, 增强了止水带的抗压能力和变形能力, 止水效果好。又如“筒式止水带” (申请日:2011.11.02;公开号:CN202298934U) 的发明专利, 此筒式止水带通过气嘴可以冲入定量的气体或液体, 达到止水效果, 其制造简单, 且维修或更换方便。

3.2.2 开敞型

开敞型止水带是中心变形段不封口, 主要包括波浪型、Ω型、U/V型、工字型、L型等。

其中专利数量最多的就是波浪型, 如“波形橡胶止水带” (申请日:2010.01.29;公开号:CN201605563U) 的发明专利, 它的变形段设为波浪型, 这种结构大大增加了止水带的变形量, 在高压下不易断裂, 并具有良好的抗压能力和抗变形能力。波浪型止水带的这些优点也是应用广泛、专利数目众多的根本原因。其次变形段为Ω型和U/V型的止水材料也数目众多, 如名称为“橡胶止水带防脱落密封装置” (申请日:2011.09.23;公开号:CN202251949U) 的发明专利, 密封材料的形状是Ω型, 这种形状的橡胶止水带水密封性、耐高压等性能符合规范要求, 且夹持牢固不易脱落。如“U型渡槽变形缝复合止水带” (申请日:2010.12.15;公开号:CN102071666A) 的发明专利, 在变形段设有U型结构, 它可以有很大的变形, 止水作用更加可靠。其它工字型、L型的专利数目相对较少, 应用不太广泛。

3.3 固定方法

止水带密封材料必需采取可靠的固定措施, 防止在浇注混凝土时发生位移, 保证止水带在混凝土中的正确位置。关于固定方法的专利复杂多样, 通过对专利技术的整理分类可得到常用的固定方法有:

(1) 利用附加钢筋固定。如“地下结构变形缝橡胶止水带固定结构” (申请日:2013.08.13;公开号:CN203256810U) 的发明专利, 是利用止水带箍筋和绑扎钢筋夹持固定止水带的两侧, 防止混凝土浇筑时止水带偏移, 保持止水带处于变形缝中间位置。

(2) 专用卡具固定。如“一种新型止水带钢筋卡” (申请日:2011.07.26;公开号:CN202215262U) 的发明专利, 就是一种专业卡具, 它易于加工、安装方便、工作效率高, 保证止水带位置准确, 线性顺直, 适用场合广泛。

(3) 用铅丝和模板固定。如“橡胶止水带固定模板” (申请日:2012.08.24;公开号:CN202899086U) 的发明专利, 包括上模板和下模板, 所述上模板的底端一侧沿长度方向开设一缺口, 下模板的顶端一侧沿长度方向开设一缺口, 上模板和下模板的缺口相接构成半圆形通槽, 上下模板的缺口内表面设有粘结层, 结构简单, 设计合理, 实用方便, 能有效可靠地固定止水带。

4 止水带专利技术发展趋势分析

4.1 当前专利技术内容现状

在材料类型方面, 由单一材料 (如橡胶类、塑料类、金属类) 向材料之间的复合发展, 并且在单种材料的生产技术上, 注重添加其它物质改善材料的特性, 来更好地改善止水带密封材料的防水效果。

在结构形式方面, 更注重生产适合建筑结构物需求的止水带, 以密封效果为根本出发点设计结构形式。

在固定方法方面, 不同的固定方法都试图减少由于浇筑混凝土的不平衡性而造成止水带错位、移位或翻滚现象的发生。

因此, 目前我国止水带的研发都通常从以上3个方面综合考虑, 以全面提高止水带的使用效果。

4.2 发展趋势

我国止水带密封材料的专利技术将近200种, 尤其是近年来, 止水带密封材料专利数量呈现蓬勃发展的趋势, 一是由于现在国民申请专利的意识已经逐渐加强, 注重保护自己的知识产权;二是科技的进步发展, 使生产新型或特种功能的密封材料成为可能;三是实际工程中有需求, 新的止水带材料及型式均在不断发展。

随着国内一些性能较优的止水带材料在工程实践中得到不断的应用和推广、国外一些新型止水带也逐渐引入我国市场, 预计在未来一段时间内, 止水带密封材料将会更加注重向耐候、耐老化性良好, 与混凝土具有良好的粘结、咬合作用, 有较好的抗位移变形能力, 环保性优良, 性价比高的方向发展。

5 结语

本文只研究分析了我国止水带的专利技术, 并未涉及止水条、密封垫和密封圈 (目前国内相关专利数量相对较少) 。通过对国内止水带密封材料专利技术进行整理分析可以看出, 我国止水带密封材料在近年来得到了快速的发展, 止水带专利技术已经比较丰富, 且仍将继续发展。目前止水带专利主要集中在材料类型、结构型式、固定方法等3个方面:

(1) 在材料类型方面, 由单一橡胶、塑料、金属类材料走向多种材料的复合应用, 使材料之间可以优势互补。

(2) 在结构型式方面, 当前专利分为封闭型与开敞型2类, 2种型式都有相应的适用条件, 便于在建筑防水中根据情况选用。

(3) 在固定方法方面, 当前止水带专利主要集中在利用附加钢筋固定、专用卡具固定、用铅丝和模板固定, 对止水带施工定位的关注也越来越多。

参考文献

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