CN101725776B

CN101725776B - 一种木质素补强填充的丁腈胶管

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Publication number: CN101725776B
Application number: CN2009102137506A
Authority: CN
Inventors: 张仲伦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: CN101725776A

Abstract

本发明公开了一种木质素补强填充的丁腈胶管，主要原料为木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体，还包括硫磺、氧化锌、硬脂酸、促进剂和防老剂等。这种木质素补强填充的丁腈胶管，具有机械强度高、耐油性好、与钢丝等骨架材料粘合强度高等优点，其成品具有重量轻，耐脉冲能力强，使用寿命长的特点，可以降低材料成本，减少环境污染。

Description

一种木质素补强填充的丁腈胶管

技术领域

本发明涉及橡胶软管制品领域，特别涉及一种木质素补强填充的丁腈胶管。

背景技术

胶管是一种管状橡胶制品，主要用于输送气体、液体、浆状或粒状物料，因其具有易弯曲、能缓冲、重量轻及安装使用方便等优点，用途十分广泛。胶管由内胶层、骨架层和外胶层组成：内胶层直接承受输送介质的磨损、侵蚀，起到防止介质泄漏的作用；骨架层是胶管的承压层，赋予管体强度和刚度；外胶层起保护骨架层不受外界的损伤和侵蚀的作用。

丁腈橡胶的耐油、耐热性能和物理机械性能优异，可用于生产输送非极性或者弱极性介质的耐油胶管。对于丁腈胶管，对内胶层的要求一般是：要求橡胶混炼胶具有较强的极性，赋予较好的耐油性；较高的硬度与100％定伸强度，较低的永久变形；较好的耐磨性；当使用钢丝作为骨架材料时，还需要有较好的与钢丝的粘合强度。对外胶层的要求一般是：要求橡胶混炼胶有较好的耐磨性与耐候性；较高的可塑度；当使用钢丝作为骨架材料时，还需要有较好的与钢丝的粘合强度；能够与内胶层有较好的共硫化特性。

一般，耐油胶管内胶层采用丁腈橡胶作为主体材料；外胶层采用丁腈橡胶或者丁腈橡胶并用氯丁橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶等作为主体材料，近年来还开始使用氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯与丁腈橡胶并用的橡塑并用材料作为主体材料。

为了满足丁腈胶管的使用要求，通常在丁腈胶管的内外胶层中大比例使用高等级、高品质炭黑作为补强填充剂。但是，橡胶用补强填充剂炭黑，主要原料是芳烃含量高、杂质和沥青含量低的乙烯焦油或煤焦油，其中乙烯焦油是石油炼化产品，煤焦油是焦化工业的重要产品，均属于不可再生资源；焦化工业还是污染环境较为严重的工业；使用炭黑补强填充橡胶，在生产过程中会产生大量炭黑粉尘污染，是橡胶加工过程中的传统污染源，难以根治，因吸入炭黑而造成的尘肺也是橡胶行业的职业病，长期以来危害职工健康。当用钢丝作为骨架材料时，还需加入间-甲-白体系或者钴盐体系或者酚醛树脂等增粘体系，以提高内外胶层与钢丝的粘合强度。所以，采用一种更为环保、节约资源并且可靠的方法来补强填充丁腈橡胶制造胶管是急需的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、成本低、可靠性高、工艺简单的木质素补强填充的丁腈胶管。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种木质素补强填充的丁腈胶管，包括下述重量份数的组分：

(1)木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体，100重量份；所述木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体是根据本申请人的另一份专利申请“一种工业木质素增强填充的共混弹性体材料及其制备方法”(申请号：200810027887.8)公开的方法制备得到的丁腈橡胶混炼胶母胶，其中补强填充体系为工业木质素，具体可为羟甲基化改性木质素、非羟甲基化改性木质素或未改性木质素，丁腈橡胶原料与工业木质素的重量比为100∶10～150；

(2)填充剂，0～70重量份；

(3)硫磺，0.4～4重量份；

(4)氧化锌，0.8～7重量份；

(5)硬脂酸，0.2～2重量份；

(6)噻唑类促进剂，0～1重量份；

(7)次磺酰胺类促进剂，0～2重量份；

(8)防老剂，0.4～7重量份；

(9)操作油，0～50重量份。

所述木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体，在其制备过程中还可以并用天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶等橡胶或者氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯等塑料。

所述木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体中，木质素补强填充体系可以与炭黑或白炭黑并用。

所述填充剂，包括陶土、碳酸钙等通用橡胶无机填料。

当对丁腈胶管的耐候性没有特殊要求时，所述防老剂选用胺类防老剂与物理防老剂；当要求丁腈胶管具有耐臭氧、耐紫外线老化性能时，并用耐臭氧、耐紫外线防老剂。

所述操作油为邻苯二甲酸二丁酯(简称DOP)或芳烃油。

所述丁腈胶管的组分中还可以包括其它功能助剂，包括稳定剂、阻燃剂、导静电剂等可以赋予胶管特定性能的通用助剂。

所述丁腈胶管可以是没有骨架层材料的纯胶胶管，也可以有骨架材料。当有骨架材料时，所述丁腈胶管的骨架层材料可以是钢丝(包括经表面处理的镀铜钢丝、镀锌钢丝)、帘子布、纤维，此时所述丁腈胶管的配方中无需加入间-甲-白体系或者钴盐体系或者酚醛树脂等增粘体系。

本发明木质素补强填充的丁腈胶管，其制造方法与炭黑补强填充的丁腈胶管一样，经混炼胶加工、帘布及帆布加工、胶管成型、硫化制得。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)使用木质素作为补强填充体系的丁腈胶管，相比炭黑补强填充的丁腈胶管而言，其混炼胶具有机械强度高、耐油性好、与钢丝等骨架材料粘合强度高等优点，其成品具有重量轻，耐脉冲能力强，使用寿命长的特点。

(2)木质素混炼胶加工性能好，不必或者可以减少加入丁腈橡胶加工过程中通常需要使用的增塑剂，使材料成本降低；木质素分子上有酚性基团，酚类是橡胶的防老剂，可以提高防护效果；木质素也是一种酚醛树脂，起到补强橡胶与金属等橡胶制品骨架材料的粘合作用，可以取消橡胶与金属粘合中的钴盐或者间-甲-白等体系，从而降低配方成本。

(3)一般碳黑补强填充体系中增塑剂用量在5-30份左右、防老剂用量在1-3份左右、增粘剂用量合计在8-20份左右。木质素在橡胶中作为补强填充剂使用，以橡胶重量份为100份，木质素用量达到10-150份，但同时又起着防老剂、增塑剂、增粘剂的作用，可以避免因伪劣原材料、操作失误、设备状态带来的质量波动，生产上相对安全可靠。

(4)木质素作为极性的有机补强填料，对陶土、碳酸钙等无机橡胶填料具有增容作用，随着陶土、碳酸钙等无机橡胶填料填充量的增加，可以进一步降低橡胶混炼胶的材料成本。

(5)减少了橡胶工业对炭黑上游产业-焦化行业的煤焦油需求，从而达到以经济手段压缩严重污染环境的小型焦化工业的目的；木质素树脂补强橡胶在生产过程中没有粉尘污染，生产方式相比过去更为环保、健康，是对橡胶传统加工过程的重大改进。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)内胶层配方：

木质素补强填充的丁腈橡胶A1：是根据本申请人的另一份专利申请“一种工业木质素增强填充的共混弹性体材料及其制备方法”(申请号：200810027887.8)公开的方法制备得到的混炼胶母胶，具体是采用松木浆木质素补强填充丁腈橡胶制造的钢丝缠绕丁腈胶管，混炼胶母胶中木质素∶丁腈橡胶原料＝110∶100(重量份)，丁腈橡胶原料的型号为NR35LM。

组分	用量(重量份)
		木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体A1	100.00
陶土	14.40
		氧化锌(纳米级)	2.40
硬脂酸	0.48
		促进剂CBS	0.72
胺类防老剂4010NA	0.48
		胺类防老剂RD	0.48
DOP	2.88
		S	1.20

说明：促进剂CBS为次磺酰胺类促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，胺类防老剂4010NA为二芳基仲胺类防老剂，胺类防老剂RD为酮-胺反应生成物类防老剂。

(2)中胶层：采用普通的炭黑补强丁腈橡胶配方。

(3)外胶层配方：

木质素补强填充的丁腈橡胶A2：是根据本申请人的另一份专利申请“一种工业木质素增强填充的共混弹性体材料及其制备方法”(申请号：200810027887.8)公开的方法制备得到的混炼胶母胶，具体是采用松木浆木质素补强填充丁腈橡胶制造的钢丝缠绕丁腈胶管，混炼胶母胶中木质素∶丁腈橡胶原料＝100∶100(重量份)，丁腈橡胶原料的型号为3350。

组分	用量(重量份)
		木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体A2	100.00
氯磺化聚乙烯(40#)	33.60
		陶土	42.00
氧化镁	4.20
		氧化锌(纳米)	2.52
硬脂酸	0.84
		石蜡	1.68
促进剂CBS	1.26
		防老剂4010NA	1.26
防老剂NBC	0.42
		芳烃油AL-09	25.20
S	2.10

说明：氧化镁是一种功能助剂，在本实施例中是作为氯磺化聚乙烯的稳定剂；石蜡是物理防老剂，防老剂NBC是防紫外线剂，芳烃油AL-09是操作油。

内、中、外胶层按照以上配方进行混炼，对木质素补强填充丁腈橡胶混炼胶进行物理机械性能测试，其物理机械性能见下表：

胶料性能	扯断强度MPa	伸长率％	100％定伸Mpa	永久变形％	耐油性能△∨％	硬度邵氏A	密度g/cm³
								外胶层	9.8	300	20	40	84	1.29
内胶层	15	250	8	6	18.6	88	1.27

注：外胶层耐油性能的检验条件为3#标准油70℃×168h；内胶层耐油性能的检验条件为3#标准油100℃×168h

内、中、外胶经混炼加工，再经过内胶层压出、钢丝缠绕、中胶贴合、钢丝缠绕、外胶层压出、包面、硫化、抽芯制得木质素补强填充的钢丝缠绕丁腈胶管。

制备得到的丁腈胶管的成品性能：

经检验，木质素补强填充丁腈橡胶制造的钢丝缠绕丁腈胶管符合国标GB/T 10544-2003《钢丝缠绕增强外覆橡胶的液压橡胶软管和软管组合件》。

实施例2

木质素、白炭黑并用补强填充丁腈橡胶制造的钢丝编织丁腈胶管。

其中，木质素和白炭黑并用补强填充的丁腈橡胶A3：是根据本申请人的另一份专利申请“一种工业木质素增强填充的共混弹性体材料及其制备方法”(申请号：200810027887.8)公开的方法制备得到的混炼胶母胶，具体是采用木质素补强填充丁腈橡胶制造的钢丝缠绕丁腈胶管，其中混炼胶母胶中木质素∶丁腈橡胶原料＝100∶100(重量份)。

(1)内胶层配方：

组分	用量(重量份)
		木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体A3	100.00
白炭黑	2.50
		陶土	20.00
氧化锌	2.50
		硬脂酸	0.50
促进剂CBS	0.75
		防老剂4010NA	0.50
防老剂RD	0.75
		S	1.50

(2)外胶层配方：

组分	用量(重量份)
		木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体A4	100
氯化聚乙烯(352LF)	75.00
		白炭黑	12.50
陶土	62.50
		氧化镁	8.75
氧化锌(纳米)	2.50
		石蜡	1.88
硬脂酸钙	1.25
		硬脂酸	1.25
促进剂CBS	1.25
		防老剂4010NA	1.25
防老剂BLE-W	2.50

防老剂NBC	1.25
		芳烃油AL-09	37.50
CV-1520	3.75
		S	3.75

说明：氧化镁、硬脂酸钙是氯化聚乙烯的稳定剂，胺类防老剂BLE-W是丙酮和二苯胺高温反应产物，CV-1520是氯化聚乙烯的专用促进剂。

内外胶层按照以上配方进行混炼，对混炼胶进行物理机械性能测试，其物理机械性能见下表：

胶料性能	扯断强度MPa	伸长率％	100％定伸MPa	永久变形％	耐油性能△∨％	硬度邵氏A	密度g/cm³
								外胶层	8	300	30	42	80	1.30
内胶层	11	250	5.5	8	19.8	85	1.27

内外胶经混炼加工，再经过内胶层压出、钢丝编织、外胶层压出、包面、硫化、抽芯制得木质素补强填充的钢丝编织丁腈胶管。

制备得到的丁腈胶管的成品性能：

经检验，木质素补强填充丁腈橡胶制造的钢丝编织丁腈胶管符合国标GB/T3683.1-2006《橡胶软管及软管组合件钢丝编织增强液压型规范》。

Claims

1.一种木质素补强填充的丁腈胶管，其特征在于包括下述重量份数的组份：

（1）木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体，100重量份；

（2）填充剂，大于0-70重量份；

（3）硫磺，0.4-4重量份；

（4）氧化锌，0.8-7重量份；

（5）硬脂酸，0.2-2重量份；

（6）噻唑类促进剂，0-1重量份；

（7）次磺酰胺类促进剂，0-2重量份；

（8）防老剂，0.4-7重量份；

（9）操作油，大于0-50重量份。

2.根据权利要求1所述的木质素补强填充的丁腈胶管，其特征在于：所述木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体中，补强填充体系为工业木质素，具体为羟甲基化改性木质素、非羟甲基化改性木质素或非改性木质素，并且丁腈橡胶原料与工业木质素的重量比为100：10-150。

3.根据权利要求2所述的木质素补强填充的丁腈胶管，其特征在于：所述木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体中，在其制备过程中并用天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯或聚氯乙烯。

4.根据权利要求2所述的木质素补强填充的丁腈胶管，其特征在于：所述木质素补强填充的丁腈橡胶共混弹性体中，木质素补强填充体系与炭黑或白炭黑并用。

5.根据权利要求1所述的木质素补强填充的丁腈胶管，其特征在于：所述防老剂为胺类防老剂、物理防老剂或耐臭氧和耐紫外线防老剂。

6.根据权利要求1所述的木质素补强填充的丁腈胶管，其特征在于：所述操作油为邻苯二甲酸二丁酯或芳烃油。

7.根据权利要求1所述的木质素补强填充的丁腈胶管，其特征在于：所述丁腈胶管的组份中包括稳定剂、阻燃剂、导静电剂。