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氮化硅在乙丙橡胶油封中的应用

作者:admin  来源:本站  发表时间:2011-7-11 12:10:51  点击:1512
  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。
  表1氮化硅的耐腐蚀性
  介质浓度,%耐腐蚀率,%
  硝酸65~6899.65
  盐酸36~3899.72
  王水99.49
  醋酸9999.97
  硫酸1099.96
  硫酸95~98增重
  磷酸9999.88
  烧碱1099.66
  烧碱2099.61
  烧碱3099.53
  表2氮化硅的物理机械性能
  名称反应烧结法热压法
  密度,g/cm32.5~2.63.18
  气孔率,%1.3<1
  抗弯强度,MPa196686~784
  抗压强度,MPa118
  抗拉强度,MPa118~137
  抗冲击强度,MPa0.15~0.20.4
  硬度(RA)80~8591~92
  摩擦系数,f0.1~0.5
  导热系数,Cal·cm/cm2·s·℃0.012
  电阻率,Ω·cm(20℃)1013
  电阻率,Ω·cm(700℃)108
  热膨胀系数2.5×10627~28×106
  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。
  表3氮化硅配合乙丙橡胶的性能及其磨擦系数
  项目添加前添加后
  拉伸强度,MPa116143~169
  伸长率,%11092~98
  永久变形,%60~1
  脆性温度,℃≯-50≯-65~-75
  磨擦系数,f1.13~1.160.83~0.94
  磨痕宽度,m/m13.0~13.410.0~11.2
  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-添加氮化硅乙丙橡胶:2-原乙丙橡胶
  图1硫化硬度随温度的变化
  1-V形氮化硅橡胶油封;2-聚四氟乙烯档圈
  图2造气自控机密封示意图
  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。
  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。
  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。

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