高强密封填料—芳纶盘根

　　1 前言

　　芳纶盘根是以芳纶为主体材料与其它材料进行复合加工而成。这种密封材料具有强度高、 耐磨耗性好的优点，它是美国独资创办的沈阳阳明密封材料有限公司的新产品。

　　芳纶又称聚芳酞胺纤维( Aramid )，是由美国杜邦公司首先开发成功的，并于1972年首次以“凯夫拉”( Kevlar ) 的商品名称加以介绍。

　　凯夫拉当初是作为复合补强材料加以研究而成的。 其强度比钢高,比重却只有钢的 l/5。抗拉模量为 13.4t/mm²,是一种体轻而强度高的纤维，可作为耐高压、耐磨耗密封制品的材料 (见表l )。

　　2 特性

　　以芳纶为主体材料制成的盘根，通过检测装置测定以及实际应用考核，确认具有下列特性：

　　2.1 优良的密封性能

　　芳纶纤维不但具有高强度、高模量的特性，并且具有质地柔软、富有弹性的特点。所以，一旦按照规范要求进行装配后，在很长时间能保持甚微的泄漏量，密封性能保持稳定，见图 l。

　　2.2 使用寿命长

　　这种盘根所采用的主体材料具有比其它同类纤维材料高几倍的耐磨耗性，尤其是用在高压、高速密封场合，更能显示出其使用寿命长的特点 (见表2) 。

　　同时，为了很大限度地减少对偶件摩擦面的磨耗，在加工过程中，特别浸渍高级润滑材料，使其在相对运动中形成坚固的润滑膜。这 是减少磨损、延长使用寿命、减少动能消耗的可靠措施。

　　2.3 良好的化 学稳定 性

　　芳纶纤维本身具有良好的化学稳定性。况且在加工过程中要求在纤维的表面反复均匀地浸渍PTFE乳液。PTFE因具有优良的化学稳定性，已具有塑料王之美称。所以，芳纶纤维表面附着一层PTFE，进一步提高了抵御化学浸蚀的能力和化学稳定性(见表3)。

　　2.4 良好的耐热性能

　　芳纶盘根是以在合成纤维中耐热性能很好的芳纶做主体材料，同时在其中也浸渍了耐热性优良的PTFE和高闪点的润滑材料。因此，其耐热性能是优良的。通过检测和实际应用得知，-100~260℃ 的环境温度是它的安全使用温度。这一耐热性能是其它合成纤维所无法比拟的。

　　3 结构与组成

　　3.1 结构

　　芳纶盘根仍然以编织结构为主导。 编织结 构分为八股编织、 穿心编织 (又有12锭 、 18锭、 24锭、36锭之分)、 套层编织(又有16锭、 24锭、36锭 、48锭之分) 。八锭编织、套层编织多用于阀门、 压盖或法兰直接部份的静密封部位。穿心编织多用于动密封部位 (泵、反应釜等)，这是由其组成结构所决定。

　　3.2 组成

　　任何材料所具备的特性，某种应 用工况 条件来说，都有利弊之分。 以芳纶为例，它具 有强度高、弹性好等特点，这是作为密封材料有利的方面，而其热传导性、自润滑性差，价格高等则是不利的方面。因此用芳纶与其它材料加以复合使它们相互取长补短，从而达到提高技术性能和降低成本的目的。例如：

　　FsT型盘根，以芳纶与碳纤维进行混合编织而成，这就利用了碳纤维热传导性好，自润滑性强及价格低的特点，弥补了芳纶上述存在的缺陷。

　　FLS型盘根是以芳纶与 PTFE 纤维为基本材料混合编织而成。这是为了充分利用 PTFE 纤维化学稳定性优良、相对价格低廉的特点 。

　　为了增加密封材料的致密性和润滑性，在加工过程中都充分浸渍了 PTFE 和 特殊润滑材料。

　　在组成结构方面，为了保持其结构在高速、高压等苛刻工况条件下不致造成损伤或破坏，便在断面的四角上选用了芳纶，在中间选用了碳纤维或 PTFE 纤维。因为在相同的条件下，四角部分承受的力大，以高强材料组成，不致造成成品损伤而解体。实际上是加固了密封材料的强度、延长了使用寿命。

　　芳纶生产在我国仍处于实验阶段，还未形成批量生产，量少价高，供不应求。 实践证明，芳纶用于发展密封制品工业，前景是令人乐观的。在美国仅杜邦公司一家年产量就达到2.2万t，德国的恩卡公司、荷兰阿克苏公司、日本的东丽公司等，虽然处于 实验阶段、产量也已分别达到5000t，预测到1995年世界的需求量将达到20万t 。

　　芳纶盘根虽然价格高，但其使用寿命是一般盘根的 4~ 20 倍，且泄漏量比一般盘根小得多，因此可以减少更换密封件费用，节约流体原料和能源，其节约的价值远高于其成本差价。因此 ,在连续化作业的石油、化工、发电等工业上应用仍具有明显的经济效益。

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