細鱗片石墨復合密封板鋪疊成形制造

李　廳,吳海華,杜　超,柳　寧,吳　朝（三峽大學　機械與動力學院,湖北　宜昌　443002）

細鱗片石墨復合密封板鋪疊成形制造

李廳,吳海華,杜超,柳寧,吳朝
（三峽大學機械與動力學院,湖北宜昌443002）

本文提出一種細鱗片石墨復合密封板材成形制造方法，首先采用擠出流延成型工藝制備出細鱗片石墨復合半固化片，然后將半固化片與增強基材逐層鋪疊在一起，最后在真空熱壓條件下固化成型，獲得所需細鱗片石墨復合密封板材。主要探究熱風干燥及鋪疊熱壓固化對細鱗片石墨復合密封板材性能，使得這種細鱗片石墨復合密封板材具有較高氣密性和強度，并易于實現規模化生產和控制生產成本。

；細鱗片石墨復合密封板；鋪疊成形；熱風干燥

0　引言

細鱗片石墨具有高的導熱率、高的耐熱性、耐腐蝕性等諸多優點，但其成形工藝性不佳、氣密性差，這些極大地限制了其開發與利用；目前，密封板的制備方法有：干混和濕混模壓法；采取干混模壓法制備鱗片石墨復合密封板時，各增強基體材料難以與其他材料“復合”，因此，雖然工藝簡單，但板材強度低，氣密性差；采取濕混模壓法制備細鱗片石墨復合密封板時同樣會遇到上述問題，此外，該工藝中溶劑揮發會產生整體厚度上的微孔對氣密性能、生產效率和成本產生較大影響，與干混法相比，實現大批量生產更為困難；隨著現代工業高溫、高壓、腐燭性介質等工況日益增多，對細鱗片石墨復合密封板強度和氣密性能要求更苛刻，上述兩種工藝方法難以滿足要求。本文研究細鱗片石墨復合密封板鋪疊成形工藝，工藝環節的細微差異都會在很大程度上影響鱗片石墨復合密封材料的最終使用性能以及其能否滿足市場要求。

1　試樣制備

試驗用主要原料，細鱗片石墨，粒度：-200目，純度99.9%；聚乙烯醇縮丁醛，型號DL-2，相對密度1.08～1.10g/cm3；酚醛樹脂，型號為2130，固形物質量分數：≥75%，黏度：80-200秒，密度：1.20g/ cm3；無水乙醇：含量（CH 3CH 2OH）≥99.7%，密度：0.789-0.791g/ cm3；酞酸二丁酯，分子式：C4H 22O 4，無色油狀液體，密度：1.046-1.047g/cm3。

制備工藝過程：（1）制備細鱗片石墨漿料：制備細鱗片石墨漿料，包括細鱗片石墨粉末、有機粘接劑、增塑劑、溶劑、除泡劑、偶聯劑等，將上述各物質按比例混合，制的細鱗片石墨漿料；（2）擠出流延成型：對細鱗片石墨漿料進行擠出流延成形，同時干燥制備成厚度0.05～0.5mm的細鱗片石墨半固化薄片，切片；（3）增強基材預處理：增強基材進行預處理，基體為網狀材料，同時在80℃干燥8m in，厚度為0.2mm；（4）鋪疊熱壓固化：將上述制得的細鱗片石墨半固化薄片和進行預處理增強基材依次疊加在真空高溫壓模機模具中，真空熱壓固化。

2　熱風干燥工藝

本文采用熱風干燥方式去除細鱗片石墨漿料中溶劑，為了防止鼓泡現象產生，擬將熱風干燥過程劃分為多個階段，包括預干燥工藝和終干燥工藝。

2.1預干燥溫度確定

圖1是不同熱風干燥初始溫度（熱風干燥時間為10min）對細鱗片石墨半固化片的表面質量的影響，實驗觀察發現隨著熱風干燥初始溫度不斷增加，熱風干燥細鱗片石墨漿料表面，開始逐漸產生氣泡，并且不斷增大。當石墨漿料溫度過高熱風干燥時，造成氣體分子運動過快，表層形成膜，有效的阻礙分子的運動，使分子不能擴散，而產生氣泡；當溫度為50℃時，細鱗片石墨半固化片的表面質量達較好，可見適當降低干燥溫度能夠明顯改善其質量效果，但過多降低溫度，導致干燥時間加長，影響細鱗片石墨復合密封板生產效率。

2.2終干燥工藝研究

預干燥初始溫度50℃，預干燥初始溫度相對比較低，所需干燥時間比較長，不利于細鱗片細鱗片石墨半固化片實現大批量快速生產，需要提高溶劑的揮發速率，縮短細鱗片細鱗片石墨半固化片干燥時間，需要提高干燥溫度從而使溶劑揮發速率提高，聚乙烯醇縮丁醛屬熱塑性材料，軟化溫度65℃，玻璃化溫度80℃（材料的許多特性都在玻璃化轉變溫度附近發生急劇的變化）。

3　疊加熱壓固化

根據細鱗片石墨復合板材的使用性能等其他要求，本文采用鋪疊熱壓成型工藝將多層鱗片石墨半固化薄片與增強基材疊真空熱壓成型，通過對每一材料成分含量及厚度和疊層的層數、不同增強基材相互疊加方式、細鱗片石墨復合板材板厚等，本文設計不同疊層的方式:

（1）將模組按順序疊加，基本順序原理，鏡面不銹鋼板，牛皮紙由內向外按順序疊加整齊，再將硅橡膠墊疊加在鏡面不銹鋼板，將耐高溫分離膜、半固化薄片以及增強基材依次按順序疊加在模具中。

（2）將疊整齊的模具放在多層板壓合機上壓模，此多層板壓合機可分多個階段熱壓，本實驗設計從三個階段熱壓，第一階段升溫升壓，低溫低壓預壓，第二階段保溫保壓，第三階段降溫泄壓，在多層板壓合機取下脫模。

4　結論

（1）采用擠出流延制備細鱗片石墨半固化薄片，干燥時間比較短，細鱗片石墨復合密封板材半固化薄片層層疊加中制備的細鱗片石墨復合密封板材不會存在整體厚度上的微孔，提高了細鱗片石墨復合密封板材的性能；

（2）采用鋪疊熱壓成型工藝通過多層細鱗片石墨半固化片與增強基材疊加真空熱壓成型可以對每一材料成分含量及厚度和疊層的層數、不同增強基材相互疊加，從而提高細鱗片石墨復合密封板材的使用性能等其他要求；

（3）采用細鱗片石墨復合密封板鋪疊成型可以在實際工藝生產上實現大批量、高效率、低成本制造細鱗片石墨復合密封板材。

[1]王樂勤.柔性石墨密封墊片的研究現狀及發展趨勢[M].技術綜述，2013:41-06.

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