专利名称：挠性石墨组合物的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种挠性石墨和针状陶瓷颗粒的组合物，其可用于制造垫圈。
背景技术：
“挠性石墨”一词在此指对迅速加热的天然石墨颗粒进行剥离反应的产物，这种天然石墨用一种媒剂进行处理，这种媒剂被添加到石墨的晶体结构中，使该晶体结构中的被添加的颗粒在垂直于碳层的方向上膨胀至少80或更多倍。挠性石墨及其制造在Shane等人的美国专利US3404061中作了描述。膨胀的，即剥离的石墨可以压成薄片材(后面称为挠性石墨“箔”)，其密度接近理论密度，但对于大多数应用场合，包括挤压成适合于用作引擎排气口和其它应用场合的密封环，大约50至85磅/英尺3(ibs/ft3)的密度也是适合的。
在此引用shane等人美国专利US3404061中公开的常用的制造可膨胀石墨颗粒的方法作为参考。在这种方法的典型实践中，通过使天然石墨絮片扩散到一种含有氧化剂，例如硝酸和硫酸的混合物的溶液中对其进行添加。添加溶液包括本领域中公知的氧化和其它添加剂。其例子包括含有氧化剂和氧化混合物的溶液，例如含有硝酸、氯酸钾、铬酸、高锰酸钾、铬酸钾、重铬酸钾、高氯酸等的溶液，或者例如浓硝酸与氯酸盐、铬酸与磷酸、硫酸与硝酸构成的混合物或者一种强有机酸混合物，例如三氟乙酸和一种可溶解在该有机酸中的强氧化剂中的混合物。优选的添加剂是一种硫酸或硫酸和磷酸与一种氧化剂的混合物，这种氧化剂为硝酸、高氯酸、铬酸、高锰酸钾、过氧化氢、碘酸或过碘酸等。虽然并不优选，但添加溶液中可以含有金属卤化物，例如氯化铁和与硫酸混合的氯化铁，或者一种卤化物，例如溴，作为溴和硫酸的或者溴在一种有机溶剂中的溶液。在石墨絮片被添加之后过量的溶液从絮片中排出并且用水冲洗之后，将添加后的石墨絮片暴露于火焰几秒钟使其干燥并且膨胀。下面将这样处理过的石墨颗粒称为“添加后的石墨颗粒”。在暴露于高温之后，添加后的石墨颗粒的尺寸以一种手风琴的方式在c向上膨胀到其原体积的80至1000或更多倍，所谓c向即垂直于所构成的石墨颗粒的晶体平面的方向。剥离后的石墨颗粒在外观上为蠕虫状，因此通称为蠕虫。可以将蠕虫挤压在一起成为挠性片，这种挠性片与原始的石墨絮片不同，可以将其成形并切割成各种形状。
挠性石墨箔是凝固的，具有良好的加工强度，该挠性石墨箔还可以卷成卷，并且可以缠绕在金属型架，例如芯轴上，它具有理想的热传导性能，因此特别适用于高温场合，例如用于引擎排气密封圈。还有人建议，通过对其浸渍树脂来提高挠性石墨片材或箔的可密封性。然而，由于剥离的石墨颗粒的对齐和原子的构成层平行于挠性片材或箔的表面，所以，当片材或箔浸渍在液体树脂中时，挠性石墨片材或箔的表面层阻止树脂的浸渍。然而，由于挠性树脂的公知的各向异性，在平行于片材或箔的相对的平行面的方向上树脂很容易在挠性石墨片材内流动，片材的构成石墨颗粒的平面，即，如果穿入挠性石墨片材的话垂直于石墨颗粒的“c轴”方向的平面可以首先获得。
因此，本发明的一个目的是提供一种挠性石墨片材或箔，其可穿透性得到提高，从而提高了树脂的浸渍能力。
附图的简要说明
图1以一放大的横截面简图示出按照本发明的含有陶瓷纤维的挠性石墨片材(原始为0.01英寸)；图2至6为在增大的电子束强电压(2.5kv至40kv)下按照本发明的含陶瓷纤维的挠性石墨片材的一平面的一部分的电子显微图；和图7示出一按照本发明的垫片。
本发明的概述本发明涉及一种挠性石墨片材组合物，这种石墨片材具有彼此相对且平行的外平面和针状陶瓷纤维颗粒，这些颗粒埋置在挠性片材中，并从片材内部延伸到该挠性石墨片材的至少一个外平面上。
详细描述在本发明的特定实施例的实践中，将添加后的天然石墨片与大约15至30％重量百分比的针状陶瓷纤维颗粒混合并搅拌，所述纤维颗粒的长度为0.15至1.5毫米。颗粒的宽度应该为0.04至0.004mm。陶瓷纤维颗粒为对石墨不反应并且不粘接的，并且在高达2000°F，优选2500°F温度下是稳定的。适合的陶瓷纤维颗粒由浸软的石英玻璃纤维、碳和石墨纤维、氧化锆、氮化硼、碳化硅和氧化镁纤维、以及诸如偏硅酸钙纤维、硅酸钙铝纤维、氧化铝纤维等天然生成矿物纤维形成。
添加后的天然石墨絮片和针状陶瓷纤维颗粒的混合物中的石墨絮片和陶瓷纤维颗粒大致对正，将这种混合物暴露于2500°F的火焰，以剥离石墨絮片，即，将添加后的石墨絮片膨胀成比膨胀前的添加后的天然石墨絮片的体积膨胀80至1000倍的膨胀石墨颗粒，这些膨胀的石墨颗粒围绕并裹住针状陶瓷纤维颗粒。由于膨胀，陶瓷纤维颗粒不再基本上与石墨颗粒对正，而是在被剥离的石墨和陶瓷纤维的混合物中散乱定位。剥离后的石墨颗粒与散乱定向的针状陶瓷纤维颗粒的混合物被卷压成通常为0.1至3.5mm厚的片材或箔。所制成的片材或箔的特征在于具有从挠性石墨片材的内部延伸到并穿过挠性石墨片材的相对平面中的至少一个的针状颗粒。由于针状陶瓷纤维颗粒对挠性片中的石墨不反应并且不粘合，因此，在挠性石墨片材中设有围绕着相应的针状颗粒的多个环形槽，其从片材的相对面延伸到片材体内。当挠性石墨片材浸渍在液体树脂中时，这些槽接收树脂，然后，此树脂借助于由埋置于其间的针状陶瓷纤维颗粒形成的槽在平行于挠性石墨片材和形成该片材的挤压的、剥离的石墨颗粒的平面的更可浸透的方向上浸入挠性石墨片材，但并不深入挠性石墨片材的平的平行表面。在整个处理过程中，陶瓷纤维颗粒保持稳定，因此，这些槽不会被溶化的纤维或纤维分解产物所阻塞。在树脂固化之后，在由此片材形成垫片时，在石墨片材内的挠性石墨片材的可密封性得到了改善。在一优选实施例中，通过在压辊之间滚压，将含树脂的片材砑光。
图1是基于对0.01英寸厚的挠性石墨片材的显微观察得到的一附图，示出一挠性石墨片材10的横截面，该挠性石墨片材具有平行的相对平面22、24。标号30表示埋置的陶瓷纤维颗粒。以标号40表示陶瓷纤维30穿透片材10。
例I在90wt％硫酸和10wt％硝酸的混合物中处理由50目网保持的按重量百分比为80％的天然石墨絮片。将这样处理过的添加过的石墨絮片用水洗涤并干燥至大约1％的水重量。将一(1)磅这种添加过的石墨絮片与0.15磅的市售的偏硅酸钙针状陶瓷纤维混合，针状陶瓷纤维的尺寸大多数为15至1长宽比。将添加过的石墨与偏硅酸钙纤维的混合物引入2500°F的炉中，以便使添加过的石墨絮片迅速膨胀成蠕虫状颗粒，该蠕虫状颗粒的体积大约为未膨胀前添加过的絮片的325倍。膨胀后的蠕虫状颗粒围绕着混合后的偏硅酸钙纤维，并且将混合物卷绕成0.01英寸厚、24英寸宽的挠性石墨片材，其中混合的偏硅酸钙纤维从片材的一表面延伸到片材体内，片材体内含有大约12％重量的偏硅酸钙纤维。
图2(100X，见100微米刻度)为一电子显微图，示出穿入一挠性石墨片材的一平面22的一陶瓷纤维100的上部。图3至6以提高的电压深入挠性石墨片材内观察，示出陶瓷纤维100穿入挠性石墨片材。标号140、160表示埋置在表示挠性石墨片材内下表面72中的陶瓷纤维。
例II将例I中的8英寸宽的样品浸入一种以丙酮稀释的10％苯酚树脂的树脂溶液中并以每分钟10英尺的速度拖过该溶液。在浸渍并干燥后，所示出的样品的重量增加了18.7％。
进一步通过加热到235℃来处理该样品，以使树脂稳定，并在压辊之间将片材砑光到密度为1.5克/厘米3。将经砑光的片材浸泡在油和水中并去除影响。将不加任何陶瓷纤维或树脂添加剂的一种控制片材暴露于同样的测试条件下，重量增加大约35％，厚度增加大约8％。
以每分钟10英寸的速度将分别以5％、15％和25％重量百分比的偏硅酸钙纤维作为添加剂的样品片拖过树脂，并以17-19％重量的树脂将其浸透。以每分钟10英尺的相同的速度将一种不添加任何陶瓷纤维的控制样品保持在仅仅5％重量的树脂中。
通过冲压成如图7中以标号56表示的类型的垫片将0.010英寸厚、含有21％重量的针状陶瓷纤维的砑光的例II中的片材成形，并通过用螺栓52穿过垫片56上的孔59将其固定在金属板54与金属块56之间。通过充入580磅/英寸2(内压)氦气施加1000至5000磅/英寸2的夹持负荷，以便进行泄漏测试，在夹持负荷的整个范围内，泄漏小于每分钟0.02毫升。而对不含陶瓷纤维和树脂的“控制”垫片进行测试时，在整个1000至5000磅/英寸2夹持压力的范围内的泄漏为每分钟4至0.8毫升。本发明的垫片不“蠕变”，即，向外凸起，并且不会由于存在横过用于保持片材的整体性的垫片的陶瓷纤维而导致灾难性的故障。
权利要求
1.一种由树脂浸渍的挠性石墨片材形成的具有相对的平的外表面的密封垫片，所述挠性石墨片材具有分散地埋置在其内的许多针状陶瓷纤维颗粒，它们与挠性石墨不反应，并且在2000°F的温度下保持稳定，所述针状颗粒从所述平的外表面的至少一部分延伸到所述石墨片内，以提供用于保持所述树脂的槽。
全文摘要
一种挠性石墨片材,其具有埋置其内的陶瓷纤维,这些纤维从片材的表面延伸到其内,以提高片材对树脂的可浸透性。将这种浸渍了树脂的片材成形为一种密封垫片。
文档编号H01M8/02GK1261866SQ98806822
公开日2000年8月2日 申请日期1998年7月1日 优先权日1997年7月2日
发明者R·A·梅尔库里, J·P·卡普, J·J·高夫 申请人:尤卡碳科技公司