钛酸钾晶须的改性对无石棉垫片性能的影响

由于钛酸钾晶须比表面积大且表面能高,易团聚,会影响复合材料的分散性,因此需要对它进行表面改性处理,通过设计三因素三水平的正交实验,研究利用不同硅烷偶联剂的种类、浓度以及偶联反应时间改性后的钛酸钾晶须所抄取的密封垫片的性能,得到最优的钛酸钾晶须的表面改性方法。研究结果表明,当控制偶联反应时间为1 h,采用质量分数为3%的KH-560偶联剂时,表面处理后的钛酸钾晶须分散效果较好,表面有更多的附着物,团聚情况较轻,并且粘结性也有了很大的提高。将利用最优表面改性方法处理后得到的钛酸钾晶须用于无石棉垫片的制备中,获得的无石棉密封垫片的压缩率达到18.169%,回弹率达到47.226%,拉伸强度达到13.803 MPa,与未添加钛酸钾晶须的无石棉密封垫片相比,能够在一定程度上提高无石棉密封垫片的拉伸强度。

多壁碳纳米管增强无石棉垫片耐老化性能

为了提高无石棉垫片的耐老化性能,在无石棉垫片配方中添加一定含量经羟基化改性后的多壁碳纳米管(MWCNTs-OH),通过抄取法制备无石棉垫片试样。通过人工老化试验,测试老化前后垫片的压缩率、回弹率及拉伸强度性能,探讨羟基化多壁碳纳米管对无石棉垫片耐老化性能的影响。结果表明:在无石棉垫片配方中加入羟基化多壁碳纳米管可降低垫片试样老化前后的压缩率、回弹率及拉伸强度的变化量;随羟基化多壁碳纳米管质量分数的增大,垫片老化前后各性能变化先降低后增大,当羟基化多壁碳纳米管质量分数为1.2%时,对无石棉垫片的耐老化性提升最明显,且对力学性能有增强作用。

改性氧化石墨烯对无石棉垫片性能的影响

采用三种硅烷偶联剂(KH550,KH560,KH570)对氧化石墨烯(GO)进行改性,研究不同改性方法及添加量对复合垫片的物理性能的影响,并通过FTIR和SEM进行微观分析,研究结果表明,GO的改性方法、添加量及改性方法和添加量共同作用对复合垫片的压缩率、拉伸强度和浸渍ASTM号燃料油后的增重率有显著影响,而复合垫片的回弹率影响并不显著及GO的改性方法和添加量共同作用对垫片的增厚率影响不显著,经过KH570改性的GO添加量为0.15%所制备的垫片具有最大的回弹率、拉伸强度和增重率;当添加量超过0.15%时,压缩率、回弹率、拉伸强度、增重率和增厚率均有所下降.经过KH570改性的GO加入复合垫片中,促进了组分材料之间较强的微观物理化学作用,当KH570改性的GO添加量为0.15%的复合材料在微观物理和化学相互作用方面表现出最好的效果.综合看来,经过KH570改性的GO添加量为0.15%所制备的垫片综合性能最好.

多因素下氧化石墨烯无石棉垫片应力场数值模拟

针对氧化石墨烯无石棉垫片的实际工作情况,建立螺栓法兰系统三维有限元模型,并运用Abaqus软件研究螺栓预紧力、介质内压及垫片尺寸3种因素对氧化石墨烯无石棉垫片应力场的影响;采用稳态温度场对不同介质温度因素进行研究,模拟实际工况下垫片的温度场及应力场分布。结果表明:垫片应力随着螺栓预紧力增大而增大,随着内压载荷及垫片宽度增大而减小;最高温度存在于垫片内侧,且随着介质温度升高,垫片内外侧温度差逐渐的增大;垫片应力沿径向由内到外呈现递增趋势,随着介质温度升高,垫片应力减小;垫片应力沿外侧周向分布不均匀,呈45°为一个周期变化。

多壁碳纳米管增强无石棉垫片性能研究

为了优化配方并提高无石棉垫片的性能,以加入多壁碳纳米管(MWCNTs)的无石棉垫片为研究对象,对MWCNTs和无石棉垫片的主要组成材料进行均匀配方设计,对制备的无石棉垫片材料进行拉伸强度、压缩率与回弹率、密度和老化系数的性能测试;采用多元线性回归分析建立垫片各项性能与材料配方之间的回归模型,并进行验证。结果表明:综合性能最优时的配方(按质量分数)如下:多壁碳纳米管2.48%、QY棉18.58%、矿物棉23.22%、高岭土23.22%、云母6.19%、滑石粉13.93%、纸浆12.38%;得到的回归方程式可以用来预估垫片材料的各项性能;不同组分材料对垫片材料性能的影响不一样,其中MWCNTs的含量对垫片的各项性能影响最大,且MWCNTs的加入能改善复合垫片材料的老化性能;随着MWCNTs含量的增加,无石棉垫片的拉伸强度、回弹率、密度和老化系数都增大,但压缩率逐渐减少。因此,在保证垫片材料的压缩率满足要求的前提下,适当增加MWCNTs的含量能显著提高无石棉垫片的性能。