金燚翥，鄔寧杰

（哈爾濱電碳廠，哈爾濱 150025）

1 引言

縱觀世界的發(fā)展，材料是科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大支柱之一，主要包括金屬材料，無機(jī)非金屬材料，有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料[1-3]。隨著汽車工業(yè)、航天事業(yè)、以及工業(yè)生產(chǎn)對材料的要求增加，傳統(tǒng)的材料逐漸無法滿足要求，因此，極大的促進(jìn)了復(fù)合材料的發(fā)展。對于有液壓或者壓力系統(tǒng)的機(jī)械裝置，密封材料是不可缺少的，密封材料[4-6]的存在既可以防止內(nèi)漏也可以防止外漏，對于機(jī)械和環(huán)境都有極大的保護(hù)。而復(fù)合材料的發(fā)展促進(jìn)了密封材料的發(fā)展，使得密封材料由傳統(tǒng)密封材料向新型密封材料過渡和發(fā)展[7]。

本論文通過單因素的實(shí)驗(yàn)方法，對硅酸鈉、四硼酸鈉、分散劑、表面活性劑的用量進(jìn)行研究，通過理論計(jì)算測出石墨制品開孔率降低率，從而確定出各成分的最佳用量比例。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)試劑

硅酸鈉（分析純表天津恒興化學(xué)試劑有限公司）、亞甲基二萘磺酸鈉（分析純天津科盟化學(xué)試劑有限公司）、四硼酸鈉（分析純天津科盟化學(xué)試劑有限公司）、十二烷基苯磺酸鈉（分析純天津科盟化學(xué)試劑有限公司）二甲基硅油（分析純表天津恒興化學(xué)試劑有限公司）、四氯化碳（分析純表天津恒興化學(xué)試劑有限公司）。

2.2 浸滲液的制備

稱取一定量的硅酸鈉、四硼酸鈉、分散劑、一定配比的表面活性劑；配成溶液后，均勻攪拌10min，即可得到浸滲液。

2.3 石墨浸滲的方法

將石墨樣裝入浸滲用裝置內(nèi)，在真空度為0.06MPa的條件下抽真空30min，加入浸漬液，保持在真空度0.06MPa的條件下浸滲30min。浸滲完畢后洗凈，晾干，在150℃條件下燒結(jié)2h。然后計(jì)算開孔率降低率。

3 結(jié)果與討論

3.1 硅酸鈉用量對石墨開孔率的影響

硅酸納用量對石墨材料開孔率的影響結(jié)果見表1、圖1、圖2。

表1 硅酸納用量對石墨材料開孔率的影響結(jié)果Table 1 The effect of the dosage of silicic acid on the opening rate of graphite materials

圖1 硅酸鈉對石墨材料開孔率的影響Fig.1 The effect of sodium silicate on the opening rate of graphite materials

圖2 硅酸對開孔率降低率的影響Fig.2 The effect of silicic acid on the reduction rate of opening rate

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1和圖1、圖2，可以看出硅酸鈉質(zhì)量的不同使浸滲劑對石墨孔隙率影響很大。這是由于硅酸鹽能在石墨材料表面形成一層膠體膜，它能有效的降低石墨材料的空隙，但用量過多會導(dǎo)致浸漬液黏度太高，流動性差，不利于浸漬。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)硅酸鈉質(zhì)量為70g時(shí)，浸滲液對石墨孔隙的封堵情況最好。

3.2 四硼酸鈉用量對石墨開孔率的影響

四硼酸鈉用量對石墨材料開孔率的影響結(jié)果見表2、圖3、圖4。

表2 四硼酸鈉對石墨材料開孔率的影響結(jié)果Table 2 The effect of four sodium borate on the opening rate of graphite material

圖3 四硼酸鈉對石墨材料開孔率的影響Fig.3 The effect of four sodium borate on the opening rate of graphite materials

圖4 四硼酸鈉對開孔率降低率的影響Fig.4 The effect of four sodium borate on the reduction rate of opening rate

由表2和圖3、圖4結(jié)果顯示，四硼酸鈉為30g的情況下，浸滲液對于石墨材料堵孔的效果最好，當(dāng)用量過低，硼砂對石墨孔隙中由硅酸鈉形成的硅凝膠形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)不明顯，封孔效果不佳。用量過大，由于B進(jìn)入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的量已經(jīng)飽和，反而會增加浸滲液粘度，從而影響浸滲液的浸滲效果，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，四硼酸鈉的用量選擇為30g最佳。

3.3 分散劑用量對石墨開孔率的影響

分散劑用量對石墨材料開孔率的影響結(jié)果見表3、圖5、圖6。

表3 分散劑用量對石墨材料開孔率的影響結(jié)果Table 3 The effect of the dosage of dispersant on the opening rate of graphite material

圖5 分散劑對石墨材料開孔率的影響Fig.5 Influence of dispersant on the opening rate of graphite material

圖6 分散劑對開孔率降低率的曲線圖Fig.6 The curve diagram of the reduction rate of the dispersant on the opening rate

由表3和圖5、圖6結(jié)果顯示，石墨開孔率降低率在分散劑質(zhì)量為14g之前隨著分散劑的質(zhì)量的增加而增加，在這時(shí)分散劑的作用沒有達(dá)到飽和，它對浸滲液中的成分分散起促進(jìn)作用；當(dāng)分散劑質(zhì)量達(dá)到14g之后，分散劑對于浸滲液效果的影響趨于平緩，此時(shí)分散劑的作用趨于飽和，分散作用下降，因此，在分散劑的最佳用量為14g。

3.4 表面活性劑用量對石墨開孔率的影響

表面活性劑用量對石墨材料開孔率的影響結(jié)果見表4、圖7、圖8。

表4 表面活性劑用量對石墨材料開孔率的影響結(jié)果Table 4 The effect of the amount of surfactant on the opening rate of graphite material

圖7 表面活性劑對石墨材料開孔率的影響Fig.7 Effect of surfactants on the opening rate of graphite materials

圖3-8 表面活性劑對開孔率降低率影響Fig.8 Effect of surfactants on the reduction rate of opening rate

由表4和圖7、圖8數(shù)據(jù)顯示，開孔率降低率先隨著表面活性劑質(zhì)量增加而增大，說明表面活性劑對浸滲液中各成分分散起促進(jìn)作用，但是在10g之后，由于表面活性劑質(zhì)量的增加增加了浸滲液的粘度降低了浸滲效果。因此，表面活性劑的質(zhì)量應(yīng)該選擇為10g。

4 結(jié)論

本文將硅酸鈉、四硼酸鈉、分散劑、表面活性劑進(jìn)行復(fù)配制備石墨密封材料浸滲劑對石墨材料的密封性能進(jìn)行了浸滲改性，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到較佳的浸滲劑配方為：硅酸鈉70g、四硼酸鈉30g、分散劑14g、表面活性劑10g。使用該配方的浸滲劑對石墨進(jìn)行浸滲處理后，使原料石墨的開孔率由20.01%降低到了12.88%，孔隙降低率為35.63%，浸滲后石墨材料孔隙明顯較少。

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