高温抗氧化柔性石墨的制备及性能研究

发布时间：2017-09-29 20:10

  本文关键词：高温抗氧化柔性石墨的制备及性能研究

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【摘要】：柔性石墨具有应力松弛率小、耐腐蚀、抗辐射、耐高温等优异的性能,广泛应用于石化、汽车、核电等领域。作为密封材料,柔性石墨在高温富氧条件下易氧化失重的缺点限制了它的使用范围。本文以柔性石墨为研究对象,采用浸渍法制备了高温抗氧化柔性石墨；并根据阿累尼乌斯方程对高温抗氧化柔性石墨的寿命进行预估；同时通过实验系统研究了高温抗氧化柔性石墨的密度、抗拉强度、压缩回弹性能及密封性能的变化规律。主要研究内容和结论如下：(1)本文以磷酸、磷酸二氢钾和四硼酸钠为主要试剂配制浸渍液,通过正交试验法确定了浸渍液的最佳工艺条件：蒸馏水40ml,四硼酸钠12g,磷酸二氢钾12g,磷酸10ml,浸渍时间3h；TG-DSC分析表明浸渍液在柔性石墨表面形成了一层抗氧化涂层,提高了柔性石墨的抗氧化性。(2)根据阿累尼乌斯方程预估了高温抗氧化柔性石墨单体材料及法兰紧固状态下高温抗氧化柔性石墨的寿命,并与试验外推寿命进行了比较。结果表明：阿累尼乌斯法预估误差较小,预估精度较高；相同条件下,制备的高温抗氧化柔性石墨材料的寿命是国内产品的1.4倍,国外产品的2.2倍；(3)通过相关测试标准研究了高温抗氧化柔性石墨密封材料的基本性能。结果表明：高温抗氧化柔性石墨材料的密度比纯柔性石墨小；浸渍时间3～4h,浸渍液浓度30%～40%时,高温抗氧化柔性石墨的抗拉强度较高,抗拉强度比纯柔性石墨大且接近于国内产品,略好于国外产品；压缩率比纯柔性石墨大,高于国外产品,略低于国内产品；回弹率比纯柔性石墨小,接近国内产品,略高于国外产品。(4)对高温抗氧化柔性石墨垫片进行密封性能实验,探讨了垫片的泄漏规律。结果表明：垫片比压较低时,高温抗氧化柔性石墨垫片的密封性能要优于未处理的柔性石墨垫片；垫片比压较高时,高温抗氧化柔性石墨垫片与未处理的柔性石墨垫片的密封性能差别不大；高温抗氧化柔性石墨垫片的泄漏方式以界面泄漏为主,且本体泄漏要优于未处理的纯柔性石墨垫片；高温抗氧化柔性石墨垫片的密封性能要优于国外产品,接近于国内产品。
【关键词】：柔性石墨 浸渍 抗氧化 寿命 密封性能
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TH136
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 柔性石墨概述12-14
• 1.2.1 无硫可膨胀石墨的制备13
• 1.2.2 低温可膨胀石墨的制备13-14
• 1.3 石墨材料抗氧化研究的理论基础14-16
• 1.3.1 石墨材料的结构14
• 1.3.2 碳材料的氧化行为14-16
• 1.4 石墨材料高温抗氧化技术研究现状16-20
• 1.4.1 溶液浸渍法16-17
• 1.4.2 基体改性法17-18
• 1.4.3 表面涂层法18-20
• 1.5 抗氧化柔性石墨在密封领域中的应用和研究现状20
• 1.6 本文主要研究内容20-21
• 第2章 高温抗氧化柔性石墨的制备及抗氧化性研究21-34
• 2.1 正交试验21
• 2.2 高温抗氧化柔性石墨的制备21-27
• 2.2.1 实验原料21-22
• 2.2.2 主要仪器设备22
• 2.2.3 柔性石墨的预处理22
• 2.2.4 柔性石墨粉料的制备22
• 2.2.5 浸渍液的配制22-23
• 2.2.6 浸渍与后处理工艺23
• 2.2.7 柔性石墨氧化失重率的测定23-24
• 2.2.8 浸渍液的配方优化24-25
• 2.2.9 浸渍时间对柔性石墨氧化失重率的影响25-26
• 2.2.10 高温抗氧化柔性石墨的制备工艺流程26-27
• 2.3 高温抗氧化柔性石墨的抗氧化性研究27-31
• 2.3.1 氧化温度对高温抗氧化柔性石墨氧化失重率的影响27-28
• 2.3.2 氧化时间对高温抗氧化柔性石墨氧化失重率的影响28-30
• 2.3.3 高温抗氧化柔性石墨与国内外产品的对比研究30-31
• 2.4 浸渍剂的抗氧化机理分析31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 基于阿累尼乌斯法的高温抗氧化柔性石墨寿命预估34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 高温加速老化模型及阿累尼乌斯方程34-35
• 3.2.1 基本假设34
• 3.2.2 高温加速老化模型34-35
• 3.2.3 阿累尼乌斯方程35
• 3.3 应用阿累尼乌斯方程预估高温抗氧化柔性石墨的寿命35-37
• 3.4 高温抗氧化柔性石墨单体材料的寿命预估公式37-39
• 3.5 法兰紧固状态下高温抗氧化柔性石墨的寿命预估公式39-43
• 3.5.1 简易法兰模型40-41
• 3.5.2 应用阿累尼乌斯方程对法兰紧固状态下高温抗氧化柔性石墨的寿命预估41-43
• 3.6 运用公式预估两种状态下的高温抗氧化柔性石墨寿命43-44
• 3.7 运用阿累尼乌斯方程预估法兰紧固状态下不同抗氧化柔性石墨的寿命44-45
• 3.8 本章小结45-47
• 第4章 高温抗氧化柔性石墨密封材料的性能研究47-56
• 4.1 引言47
• 4.2 实验方法47-50
• 4.2.1 主要仪器设备47
• 4.2.2 密度的测定47
• 4.2.3 拉伸实验47-49
• 4.2.4 压缩回弹实验49-50
• 4.2.5 不同抗氧化柔性石墨材料性能对比实验50
• 4.3 结果与分析50-55
• 4.3.1 高温抗氧化柔性石墨材料的密度50-51
• 4.3.2 高温抗氧化柔性石墨的拉伸性能研究51-53
• 4.3.3 高温抗氧化柔性石墨的压缩回弹性能研究53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 高温抗氧化柔性石墨垫片的密封性能研究56-63
• 5.1 密封与泄漏56-57
• 5.2 高温抗氧化柔性石墨的密封性能研究57-59
• 5.2.1 实验材料57-58
• 5.2.2 实验仪器58
• 5.2.3 实验方法58-59
• 5.3 结果与分析59-62
• 5.3.1 垫片比压对泄漏率的影响59-60
• 5.3.2 介质压力对泄漏率的影响60-61
• 5.3.3 不同抗氧化柔性石墨垫片密封性能的对比研究61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 作者在攻读硕士期间公开发表的成果70

【参考文献】

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本文编号：943981