金属发泡橡胶复合密封板材的研制

　　0 前言

　　汽车、摩托车、工业缝纫机等的密封与石油化工行业有较大差异，它们的密封面形状一般较复杂，密封面的粗糙度和平面度较低，在密封面上可能存在气孔、砂眼、裂纹等缺陷，特别是密封缸体刚度一般较低，螺栓载荷较小，且螺栓载荷很难均匀分布，因此必须选用具有较高压缩率和回弹率的密封垫片才能确保密封要求;同时，这些设备通常工作在振动和温度波动之中，螺栓载荷极易发生松弛， 而这些设备的密封寿命要求也大都较化工密封长的多， 因此密封材料的抗蠕变松弛能力在密封材料选用中也越加重要;再者，这些行业尽管密封介质压力和温度不是很高， 但对长期密封性能的要求较高， 在其使用寿命内不允许有渗漏等微小泄漏发生，因此密封材料的致密性也尤为重要[1]。 目前，传统抄取密封材料、 软木橡胶材料及橡胶密封材料由于压缩率较高， 而成为这些行业的首选密封材料。 但是， 抄取密封材料由于品质较疏松， 垫片本体渗漏严重; 软木橡胶及橡胶密封件虽然具有较好的压缩量和密封效果，但蠕变变形较大，长期密封效果和使用寿命较差; 而压缩密封材料及一些传统金属—非金属组合垫片尽管具有较好的密封效果和使用寿命， 但通常需要较高的密封比压才能保证具有足够的垫片变形以填补密封面的缺陷，因此很难适合这些行业的密封要求。

　　尽管通过表面印刷橡胶密封线可以在一定程度上提高压制和抄取密封材料的密封性能， 但均不能从根本上解决这些装置的密封问题^[2,3] 。

　　本文针对这些行业密封特点， 以金属簿芯板为骨架与耐油发泡橡胶进行有机复合， 成功解决了传统密封材料的不足， 可以广泛替代传统密封材料应用于这些行业的长期密封要求。

　　1 材料组成及工艺流程设计

　　1.1材料组成

　　本密封材料的结构组成如图 1 所示， 主要由金属芯板和发泡橡胶组成。

　　(1) 金属芯板

　　金属芯板可以是碳钢板、不锈钢板、铝合金板，主要提供密封材料抗变形能力，一般选用 0.2～0.25mm 厚度。

　　(2) 发泡橡胶

　　发泡橡胶直接决定密封材料的使用温度和耐介质能力，考虑到汽车、摩托车、缝纫机等主要是油、气、水的密封，且大量工况温度在 200℃以下，因此我们主要以丁腈橡胶作为弹性基体，配以适量填料、硫化剂及发泡助剂等。

　　1.2工艺流程和配方设计

　　金属发泡橡胶复合密封材料生产工艺流程如图 2所示。 金属芯板必须经过适宜的表面处理以保证其与橡胶的粘结，处理可采用物理、化学处理并涂覆专用橡胶粘结剂;橡胶经过一般的塑炼、混炼，以确保硫化橡胶具有适宜的压缩率和回弹性能， 特别是确保最终密封板材具有闭孔发泡结构以保证密封材料优异的密封性能和耐油、耐介质性能。