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芳纶纤维橡胶基密封材料的热氧老化研究

袁立明  
【摘要】:随着新型密封材料的研制开发,作为传统压缩石棉纤维橡胶板的替代材料— 压缩非石棉纤维橡胶板(Compressed Non-asbestos Fiber Sheet, CFS)的应用正日 益广泛。现场应用及研究表明,老化是高温工况下密封材料性能劣化导致密封失 效的主要原因。由于 CFS 工业应用时间不长,缺少长期使用经验,对 CFS 的性 能进行评价,特别是开展 CFS 的老化研究,越发显得重要和迫切。在江苏省教 育厅高校高新技术产业化项目“非石棉密封复合材料的研究开发”(项目编号: JH01-035)的资助下,本文对目前工业上应用较为广泛的非石棉纤维橡胶基密封 复合材料—压缩芳纶纤维增强橡胶板(Compressed Armaid Fiber Reinforce Elastomer Sheet, CAS)进行了热氧老化和寿命预测研究,内容包括: 1、在分析和研究 CAS 各组份特性的基础上,对橡胶弹性体、增强纤维及粘 合体系进行了热氧老化研究。结合高分子材料的热氧老化理论,特别是自动催化 氧化反应机理及纤维的结构老化理论,分析了热氧老化过程对各主要组分材料性 能的影响。 2、依据复合材料损伤理论,提出了老化损伤的概念,以老化损伤因子来表 征密封材料的老化劣化程度。通过对橡胶基体和增强纤维等主要组分各自的老化 损伤特点的分析,提出了 CAS 的老化损伤变量及老化损伤因子,从而建立了 CAS 的老化损伤模型,通过试验研究,得到了该模型的表达式。 3、研究了热氧老化对 CAS 密封材料主要性能的影响。建立了标准试验条件 下老化损伤因子与压缩回弹性能、应力松弛性能之间的关系,该关系也可为 CAS 的性能评价及新型密封材料产品标准的建立提供了参考。 4、材料老化是影响垫片密封能力的重要因素,CAS 密封性能在使用过程中 因材料老化而逐渐下降。通过对老化后的 CAS 密封垫片的密封性能试验,建立 了 CAS 的老化损伤因子与泄漏率之间的关系,探讨了热氧老化对 CAS 密封能力 的影响。预测了特定工况条件下 CAS 密封垫片的使用寿命。


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