[发明专利]一种纤维盘根的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种纤维盘根的制备方法，属于密封材料技术领域。

背景技术

编织型密封填料即密封盘根是填料密封中应用最为广泛的，具有承载介质压力大、对介质的适应性广、成本低、安装方便等优点。在密封盘根中，聚四氟乙烯（PTFE）纤维编织密封填料具有优良的化学稳定性和自润滑性能，但缺点是热传导性差和热膨胀系数大，在一定温度和压力的工况条件下，容易产生蠕变或冷流现象，不适应高温、高压、高速的工况要求。然而，随着宇航、核电站、国防工业、石化工业的发展，当今密封问题所涉及的广度和深度已远远超越防止“跑、冒、滴、漏”的范围，诸如高温及超高温、低温及超低温、高压、高真空、高速以及强腐蚀等苛刻工况对密封填料提出了更高的要求

丁腈橡胶由于具有的良好耐油性、耐磨性和低廉的价格，在石油工业中得到了广泛应用，是井口密封盘根的主要材料。但是，分析油井常规密封盘根的材质和使用情况，发现应用过程中存在以下问题：1）这种材质具有较好的弹性，压缩回弹率大，但耐热性较差，弹性补偿性能不好，易老化，密封效果相对较差。2）在用盘根更换较为频繁，平均更换周期为1个月，严重井1～2d就需要更换，导致维护工作量和生产成本较大。3）材料表面缺陷是造成盘根磨损的重要因素。盘根的耐磨性能是由材质和表面性质所决定。

因此，如何改善传统盘根耐热性能及耐磨性能不佳的缺点，以获取更高综合性能的盘根，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统盘根耐热性能及耐磨性能不佳的缺点，提供了一种纤维盘根的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）将金属纤维与玻璃纤维纺丝液按质量比1：3～1：5混合，得混合玻璃纤维纺丝液，将混合玻璃纤维纺丝液纺织成丝，得改性玻璃纤维；

（2）将改性玻璃纤维与芳纶纺丝液按质量比1：2～1：4混合，并加入芳纶纺丝液质量0.4～0.5倍的玻璃纤维，搅拌混合后，得改性芳纶纺丝液，将改性芳纶纺丝液纺织成丝，得改性芳纶纤维；

（3）将改性芳纶纤维与盐酸按质量比1：3～1：5混合浸泡，过滤，干燥后移入硫酸铜溶液中，混合浸泡，过滤，干燥，得1次处理改性芳纶纤维；

（4）将1次处理改性芳纶纤维与硅烷偶联剂按质量比1：8～1：10混合浸泡，过滤，得滤饼，将滤饼与有机硅树脂按质量比1：3～1：6混合浸泡，过滤，干燥，得2次处理改性芳纶纤维；

（5）将2次处理改性芳纶纤维与1号浸渍液按质量比1：5～1：6混合浸泡，过滤，得预处理盘根纤维，将预处理芳纶纤维与编织机中进行编织，得纤维盘根坯料；

（6）将纤维盘根坯料与2号浸渍液按质量比1：3～1：6混合浸泡，过滤，干燥，即得纤维盘根。

步骤（1）所述金属纤维为铁纤维，铝纤维或镍纤维中任意一种。

步骤（2）所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维或无碱玻璃纤维中任意一种。

步骤（4）所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中任意一种。

步骤（5）所述1号浸渍液的制备方法为将聚四氟乙烯与纳米二氧化钛和氯化锌按质量比5：1～5：2混合，并加入聚四氟乙烯质量0.08～0.10倍的丙酸钙，聚四氟乙烯质量0.10～0.14倍的滑石粉和聚四氟乙烯质量0.1～0.2倍的水，搅拌混合，得1号浸渍液。

步骤（6）所述2号浸渍液的制备过程为将凡士林和石蜡按质量比3：1～4：1混合，并加入凡士林质量0.2～0.4倍的卵磷脂，搅拌混合，得2号浸渍液。

本发明的有益效果是：

（1）本发明在制备纤维盘根时使用金属纤维改性的玻璃纤维，首先，改性玻璃纤维的加入可增加纤维盘根的强度，并且在盘根表面形成许多细小的触须，从而使产品的耐磨性得到提高，其次，在经过酸液浸泡后，改性玻璃纤维表面玻璃纤维被侵蚀，金属纤维显露，在浸泡于硫酸铜溶液后，可在盘根表面覆盖铜层，从而使产品的耐磨性进一步提高，并且由于铜和金属纤维导热性能优良，从而使产品的耐热性提高；

（2）本发明在制备纤维盘根时使用玻璃纤维，并将1次处理改性芳纶纤维与有机硅树脂混合浸泡，一方面，玻璃纤维在加入体系中后，可与改性玻璃纤维一起在盘根表面相处细小的触须，从而使产品的力学性能和耐磨性进一步提高，另一方面，玻璃纤维在硅烷偶联剂的作用下可与有机硅树脂结合，在干燥后，有机硅树脂可在盘根表面形成一层有机硅树脂的保护层，从而使产品的耐磨性和耐热性进一步提高。