壓縮機是石油化工裝備的心臟，其關鍵部件都涉及動密封。動密封元件雖小，卻是設備核心技術的組成部分，高溫高壓無油潤滑壓縮機更是代表了一個國家的裝備水平。傳統動密封往往需要有油潤滑，不僅操作成本高，而且會污染后續介質。南京工業大學陸小華教授率領的課題組針對這一難題，發明了超細耐磨鈦酸鹽纖維（TBF）制備新技術，開發出具有國際領先水平的高性價比、長壽命的高溫高壓無油潤滑密封元件，促進了我國壓縮機產業與先進國家水平同步發展。
　　與傳統材料相比，新一代耐磨材料將極限溫度從160℃提高到185℃、極限壓力從 20MPa提高到32MPa，突破了國際上傳統碳纖維增強聚四氟乙烯（PTFE）復合材料不能用于高溫高壓的禁區，并且能根據不同需求制備出不同性能的TBF。將高耐磨密封小元件用于先進高溫高壓壓縮機，滿足了生產企業的需求，解決了現代過程工業的大問題，提高了我國無油壓縮機的競爭優勢，對西氣東輸作出了重要貢獻。
　　目前采用TBF密封材料的壓縮機在天然氣加氣站正常使用已超過5年。對比試驗表明，新產品的使用壽命是國內產品的4~12倍，性價比是國外先進產品的4.7~20 倍。目前該產品已成功推廣到高溫吹瓶機、高壓氮氫氣（32MPa）、氫氣（27.1MPa），丙烯、裂解氣、空氣等多種氣體壓縮機上，由此帶來的經濟效益達 2.3億元，不僅替代了進口產品，還出口創匯1300萬美元，為最終用戶創造了數十億元的經濟效益。
　　壓縮天然氣是清潔的汽車燃料，目前我國壓縮天然氣加氣站正以幾何級數增長，根據規劃，到2015年我國將有6000多個天然氣加氣站，而高溫高壓壓縮機是加氣站的關鍵部件。據陸小華介紹，因壓縮機出口壓力高達25MPa，密封元件極易磨損，現有的國產無油潤滑元件使用壽命僅800~1500小時，即2~3個月就需更換。國外密封元件價格極其昂貴，成本占壓縮機總成本10%~20%，且不能徹底無油。目前大多數企業采用的是極易造成污染的有油金屬密封元件，不僅增加了壓縮機的成本，浪費能源，還具有一定危險性。
　　記者在采訪中了解到，采用該技術生產的摩擦材料已經應用于我國汽車剎車片行業。汽車剎車片的工作溫度在300℃以上，傳統的剎車片在長期高溫下會發生熱衰退而失效，采用該技術的TBF剎車片可以有效避免高溫熱衰退，目前已在南京、上海等多個城市公交車上安裝使用。路況實驗表明，該產品可以完全替代高價國外產品，且價格只有同類產品的1/4。據估計，我國每年需要8000萬套剎車片，國內剎車片市場對耐磨TBF需求量每年至少2000噸，以此開發的高性能剎車片產值可達30 億元。
　　陸小華認為，傳統的PTFE材料適用于中低壓力設備的無油潤滑，在高溫高壓下磨損極大、壽命極短。為解決PTFE應用中存在的問題，陸小華提出用TBF增強PTFE 解決苛刻條件下動密封問題的新思路。這一構想突破了一味提高樹脂耐磨性的傳統思維，采取從源頭減少摩擦熱的逆向思維，通過鈦酸鹽纖維的填充，增強了碳纖維填充不到的貧纖維區，降低了材料的摩擦系數。陸小華帶領課題組根據這一思路發明的耐高溫高壓的TBF增強PTFE新材料，實現了苛刻條件下長壽命無油潤滑密封元件新產品的工業化規模生產。
　　采用新技術開發的超細耐磨TBF材料，具有化學性質穩定，以及耐腐蝕性、耐熱隔熱性、耐磨性、潤滑性、電氣絕緣性優異和高紅外反射率等特點，是一種多用途的先進材料。該技術發明不僅開發出新型高溫高壓無油動密封元件，還解決了耐腐蝕、催化、摩擦、高溫隔熱等眾多領域的難題，多項成果已經進入工業化生產階段。該項目已獲發明專利授權8項，形成專利族保護，發表相關論文45篇。
　　陸小華表示，TBF在未來節能環保領域的應用前景也十分廣闊。由于高溫輻射傳熱難以避免，目前工業生產中高溫爐窯的耗能最大，熱損失也很高。TBF中的六鈦酸鉀纖維具有紅外反射率高、高溫下導熱系數極低等特點，是一種新型的隔熱材料，可節約高品位能量20%左右。采用該技術的窯爐如能得到普及推廣，將節省兩個三峽電站的發電量。此外，通過調節TBF多孔材料的孔徑和孔隙率，還可將TBF多孔材料作為催化劑載體，大大降低歐Ⅳ汽油的脫硫成本。
　　
　　來源：中國化工報