唐旭++劉美紅

摘要：本文依據(jù)均勻試驗設(shè)計表及填料的取值范圍設(shè)計了U （94）的均勻試驗設(shè)計表，根據(jù)制取墊片所測量的拉伸性能、壓縮回彈性能、蠕變松弛性能參數(shù)建立回歸方程式。經(jīng)檢驗分析，發(fā)現(xiàn)膨脹石墨在一定程度上影響墊片的拉伸性能，并且方程檢驗后為顯著因素。

Abstract： In this paper， a uniform test design table of U （94） is designed according to the range of the uniform test design and the filler. According to the measured tensile properties， compressive resilience and creep relaxation performance parameters of the gasket， a regression equation is established. After the test and analysis， expanded graphite has been found to affect the tensile properties of the gasket to a certain extent， and it is significant factor after the equation test.

關(guān)鍵詞：無石棉墊片；填料；膨脹石墨；拉伸性能

Key words： non-asbestos gasket；filler；expanded graphite；tensile property

中圖分類號：TQ176.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）02-0164-03

0 引言

密封墊片廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，而多年來，制造墊片的原材料主要來源于石棉[1]。含石棉的密封墊片適用范圍較為廣泛，性能較為優(yōu)異。但由于石棉對環(huán)境和人體的危害，發(fā)達國家已經(jīng)出臺相關(guān)法令禁用石棉制品。目前國內(nèi)外抄取制取非石棉密封板已經(jīng)取得了長足的進步[2]，而在無石棉密封墊片的研究中，填料對于影響其墊片性能起了至關(guān)重要的作用，而且新型填料的發(fā)展日益進步，本文以膨脹石墨為例對墊片的拉伸性能影響進行研究。

作者采用均勻試驗設(shè)計方法[3]，為了縮短試驗周期利用膠乳抄取工藝制備非石棉墊片，并研究了其拉伸強度與膨脹石墨及其它填料之間的關(guān)系。

1 試樣制備與試驗方法

懸浮液制備工序為：

①碎漿。碎漿是將纖維和填料分散在水中以形成懸浮液狀，碎漿的程度一方面能充分滿足完全分離和分散所有的纖維和填料，另一方面滿足泵送懸浮液的要求。

②精磨。精磨是指在連續(xù)的錐形或圓盤型精磨機中，依靠機械力與水力的共同作用以改變纖維的品性。此時將纖維平行移動到刀片的交接點，通過發(fā)生在刀片之間和精磨機溝紋與通道中的輥壓、扭曲與拉伸作用剪應(yīng)力施加在纖維上。正常的剪應(yīng)力是借助混和、壓潰和推/拉作用施加在匯集于飛刀與底刀表面之間的纖維聚集塊上。

③加入化學(xué)助劑。為了使產(chǎn)品具有特殊性能并有利于抄取成張，將各種助劑加入漿料中。采用在一個細網(wǎng)目篩布上通過真空抽濾稀薄的懸浮液而制成濕紙的試驗裝置。主要設(shè)備：QZM-1型錐形磨（天津材料試驗機廠）；F-0.4型分散機（武進市八方機械廠）；磁力攪拌器。將懸浮液抽濾后得到的濕紙放置在烘干機下烘干，烘干過后將得到的墊片硫化。

在無石棉密封墊片的制備過程中，所添加填料的種類與質(zhì)量對于墊片的性能影響顯著。實驗由于變量過多，不能都作為自變量進行研究。而太多的自變量也難以確定主次，所以借助以前學(xué)者的研究[4-6]，把較為合適的工藝條件以及固定的配方作為定值，填料變化作為自變量，實驗配方由8種材料組成。由表1所示。

填料變量取值見表2。

實驗設(shè)計方案如表3所示。

2 試驗結(jié)果與討論

評價墊片性能的指標(biāo)主要有：拉伸強度、壓縮回彈率、泄漏率等，本文選取拉伸強度作為評價墊片的指標(biāo)。拉伸強度表示墊片材料抵抗張力的能力，與墊片耐工作介質(zhì)壓力的能力直接相關(guān)[7]。

2.1 拉伸強度測試

測試?yán)鞆姸刃阅艿脑O(shè)備使用WE 30型液壓式萬能材料試驗機（濟南試驗機廠），并根據(jù)GB/T 528-2009 《硫化或熱塑性—拉伸應(yīng)力變性能的測定》進行測試。拉伸強度計算公式按公式（1）計算：

式中：σ—墊片抵抗拉伸強度，單位（MPa）；F—墊片斷裂載荷，單位（N）；b—墊片寬度，單位（mm）；d—墊片厚度，單位（mm）。根據(jù)均勻配方測得的拉伸強度結(jié)果如表4。

含膨脹石墨復(fù)合填料組分的無石棉墊片的拉伸強度范圍為5.90MPa～12.01MPa，差別較大說明復(fù)合填料組分對于無石棉墊片拉伸性能影響顯著。其中第1組實驗中拉伸性能最小為5.90MPa，其復(fù)合填料組分所占百分比分別為高嶺土7.4%、滑石粉33.43%、云母25.54%、膨脹石墨33.63%。第8組拉伸性能最大為12.01MPa，復(fù)合填料所占組分分別為高嶺土44.54%、滑石粉33.33%、云母16.6%、膨脹石墨5.46%。

2.2 工藝參數(shù)與拉伸強度的回歸方程及顯著性檢驗

利用SAS進行結(jié)果數(shù)據(jù)擬合，采用多元線性回歸方程進行回歸分析[8]，可以得到拉伸強度-工藝條件的回歸方程式。由于一共有9組實驗數(shù)據(jù)，留第9組作為預(yù)留檢驗，對另8組數(shù)據(jù)回歸得到方程如下：

公式（2）的回歸模型回歸模型α=0.031（0.01<0.031<0.05），在α=0.05下顯著，因此回歸方程是顯著的，具有應(yīng)用價值。

2.3 拉伸強度與各填料的關(guān)系endprint

根據(jù)回歸方程可以建立填料組分中某種填料對式樣性能的影響，如果考察拉伸性能與其組份中高嶺土含量的影響關(guān)系時，可先固定其他填料的含量，如固定X2=60，X3=19，X4=30，則可以得拉伸強度與高嶺土的關(guān)系式：

以此類推可以算出其它影響條件一定時對于拉伸強度的關(guān)系式，圖1是其它條件一定時X1，X2，X3，X4分別對于拉伸強度的影響。

2.4 試驗配方的拉伸強度的預(yù)測

試驗中如需預(yù)測某個配方的性能，只需將該配方數(shù)據(jù)代入回歸方程計算即可得知其性能[9]。由于回歸方程（1）經(jīng)檢驗是顯著的，因此可以應(yīng)用它們進行性能預(yù)測。對9號式樣進行預(yù)測，其預(yù)測值為：Ys=11.42通過計算得到的相對誤差為0.18%。預(yù)測值與實測值相差很小，也從另一個方面說明得到的回歸方程是可檢驗的，用此回歸方程可用來預(yù)測不同復(fù)合填料組分制成材料的拉伸性能。

3 結(jié)論

①用均勻設(shè)計法，設(shè)計了均勻設(shè)計表，確定了各自變量以及在自變量范圍內(nèi)試驗方案。比正交實驗法試驗次數(shù)減少了，提高了實驗的整體效率。

②利用多元線性回歸方程式，分析了膨脹石墨以及其它填料對拉伸性能的影響。無石棉墊片的拉伸強度受高嶺土、滑石粉、云母以及膨脹石墨用料的影響。當(dāng)滑石粉和云母的用量增加時無石棉墊片的拉伸性能變強，其中云母的影響最為突出。滑石粉是片狀材料，故所制得的復(fù)合材料的剛性大，可改善無石棉墊片中橡膠的抗拉強度。云母因為其較強的韌性，也可增加無石棉墊片的抗拉強度。當(dāng)高嶺土和膨脹石墨用量增加時，無石棉墊片的拉伸性能下降，關(guān)于膨脹石墨，同樣因為膨脹石墨的疏松多孔的原因，導(dǎo)致其所制備材料的拉伸性能不是很突出；而含高嶺土的無石棉墊片強度略有提高，但隨用料的提升，其成品的硬度變大而導(dǎo)致強度減小，彈性變低。

③利用得到的回歸方程，對試驗進行了預(yù)測，得出的回歸方程的預(yù)測值與實測值相差較小，說明得到的回歸方程可以用來預(yù)測非石棉墊片的性能。

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