CN102173066B - 一种含甲醛改性木质素的钢丝液压编织胶管的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种含甲醛改性木质素的钢丝液压编织胶管的制作方法，属于橡胶产品的制作方法的技术体领域，混炼工艺生产的混炼胶作为胶管为内衬层生产高性能的钢丝编织液压胶管。其技术方案如下：胶料混炼工艺：采用两段混炼法，即密炼机混炼生产一段胶后，经停放8~24小时后，在开炼机进行二段加硫。密炼机一段混炼采用逆序混炼法及变速混炼。开炼机二段混炼时对胶料热处理。使用该混炼胶挤出钢丝液压编织胶管内衬层，经编织钢丝增强层、挤出外覆层、包覆定型、硫化，制造钢丝液压编织胶管。采用上述混炼工艺，木质素的分散性得到大大改善，其物理机械性能良好，而常温下刚性、耐老化、耐油性能较单独使用炭黑作补强剂的丁腈橡胶有明显优势。

Description

一种含甲醛改性木质素的钢丝液压编织胶管的制作方法

技术领域

本发明属于橡胶产品的制作方法的技术体领域，具体是一种胶管的制作方法。

背景技术

传统钢丝液压胶管内衬层补强材料主要为炭黑，存在问题如下：

炭黑生产过程消耗大量不可再生资源——石油，存在能耗大，污染环境的弊病。

由于炭黑主要原料石油，近年石油价格趋势为逐渐上涨，一定程度提高炭黑生产成本，使胶管生产材料成本较高。

未硫化管坯硬度不足，管胚在钢丝编织过程中变形大，降低了成品尺寸稳定性、均匀性，使胶管接头装配工作需要多次调整扣压量，影响装配效率。

内衬层耐老化性能、耐液体性能不高，胶管在使用过程中，受高温流体老化、溶胀、抽出作用，其内衬层性能下降，从而降低胶管使用寿命。

由于木质素分散困难，木质素仍未能在橡胶行业实际应用。固然木质素改性技术未能完全解决其聚集体粒径粗大的问题，但没有针对木质素特点优化的混炼工艺也是限制其分散性提高的重要因素，妨碍木质素在橡胶行业应用。

发明内容

本发明的目的是提高甲醛改性木质素在丁腈橡胶的分散性，改善木质素补强丁腈橡胶的物理机械性能。减少炭黑用量，降低胶管生产材料成本并保护环境。提高胶管尺寸稳定性及均匀性，延长胶管使用寿命。

单独使用炭黑作钢丝液压编织胶管内衬层丁腈橡胶补强材料，存在资源消耗多、材料成本高、胶管尺寸不稳定致胶管总成效率和头扣接质量较低、胶管使用寿命不长的问题。使用甲醛改性木质素作为丁腈橡胶补强材料，虽然木质素经甲醛改性后，聚集体粒子变小，部分羟基被屏蔽，在橡胶中分散性较原生木质素有较大改善，但一般的混炼工艺仍未能使木质素在橡胶中达到良好分散，使得混炼胶物理机械性能不理想，胶拉伸强度低，拉断永久变形大。

为解决上述问题，本发明提供一种优化的甲醛改性木质素丁腈橡胶的混炼工艺，另外以混炼工艺生产的混炼胶作为胶管为内衬层生产高性能的钢丝编织液压胶管。其技术方案如下：

胶料混炼工艺：采用两段混炼法，即密炼机混炼生产一段胶后，经停放8~24小时后，在开炼机进行二段加硫。密炼机一段混炼采用逆序混炼法及变速混炼。开炼机二段混炼时对胶料热处理。使用该混炼胶挤出钢丝液压编织胶管内衬层，经编织钢丝增强层、挤出外覆层、包覆定型、硫化，制造钢丝液压编织胶管。

密炼机一段混炼：在密炼机转子转速为40~45转/分钟条件下，先投木质素、填料、炭黑、小料及1/2的软化剂，压上顶栓20s，投入生胶，当胶料温度升至95~105℃时，投入剩余软化剂，降低密炼机转子转速到30~35转/分钟，直至混炼结束。

开炼机二段混炼：二段混炼为在滚筒表面温度95℃~105℃的开炼机上热炼5~7分钟，再加入促进剂、硫化剂。

密炼机一段混炼，采用逆序混炼法，有助于提高生胶润湿木质素的速率，改善木质素在丁腈橡胶中分散并能减小木质素聚集体尺寸。分次投入软化剂可避免密炼机功率负荷过大，且减小胶料在密炼机内漂移倾向而影响分散效果。

采用变速混炼的方法，因起始阶段温度较低时，木质素、炭黑在未被生胶润湿，并在在转子与生胶之间起隔离作用，而使得密炼机输入低下，而在此阶段采用较高转子转速可使得输入功率更高，提高混炼强度，而在混炼后期，因随胶料粘度随着温度升高而下降，密炼机对已经混入聚合物中的木质素的剪切分散作用会逐渐下降，故此时降低转子转速，可降低胶料升温速率，保证混炼剪切力。在胶料温度升至95℃~105℃时降低转子转速，因该温度范围为木质素分子间作用力较弱的温度区间，此时降低转速可延长在该温度区间的混炼时间，改善木质素分散。

开炼机二段混炼时，在95℃~105℃条件下进行热炼处理，是由于甲醛改性木质素的湿熔点在该温度区间内，其粒子间作用力大为削弱，在该温度区间下热处理可进一步提高木质素分散。

采用上述混炼工艺，木质素的分散性得到大大改善，其物理机械性能良好，而常温下刚性、耐老化、耐油性能较单独使用炭黑作补强剂的丁腈橡胶有明显优势。使用该混炼胶挤出钢丝液压编织胶管内衬层，经编织钢丝增强层、挤出外覆层、包覆定型、硫化，制造钢丝液压编织胶管。

本发明的有益效果是：改善木质素在橡胶中的分散性，使木质素作为丁腈橡胶补强材料实用化；减少炭黑用量，降低胶管生产材料成本；减少石油资源消耗，并消化造纸业废弃物木质素，减少污染物排放；提高胶管尺寸稳定性及尺寸合格率，减少胶管总成工作中调整接头扣压量的工作，提高其工作效率及总成质量；改善胶管在使用过程中因内衬层老化性能、耐液体性能，延长胶管使用寿命。 

发明效果：

改善木质素分散性，使木质素作为丁腈橡胶补强材料实用化。尽管木质素具良好的应用前景，但由于木质素粒子团聚倾向，分散不良，按一般混炼工艺生产的胶料物理性能较低而无实用价值。本发明针对甲醛改性木质素材料，优化了混炼工艺，生产物理机械性能良好的胶料。

节约资源，保护环境，降低胶管材料成本。使用部分木质素替代炭黑，减少高能耗，资源消耗大的炭黑材料用量，且有效利用可再生的造纸工业的废弃物——木质素，有利于节约资源，保护环境，同时因为木质素价格低廉，降低了胶管生产材料成本。   

提高胶管尺寸稳定性、均匀性，进而提高总成效率及质量。使用甲醛改性的木质素增强丁腈橡胶挤出成型的内衬层，未硫化胶刚性比单独使用炭黑补强胶料的高得多，管坯在钢丝编织钢丝时的变形明显减小，胶管尺寸稳定性、均匀性提高，故减小胶管总成时对接头压缩量的调整工作，减小扣接歪头、断钢丝情况，提高总成效率及质量。

延长胶管使用寿命。一、胶管内衬层耐老化性能提高。木质素含有较多的活性酚羟基，可捕捉热氧老化过程中生产的自由基，终止链式反应，显著提高胶管内衬层耐老化性能。二、内衬层耐油性更高。由于甲醛改性木质素与液压油相容性低，故木质素增强丁腈橡胶在液压油具更好的抗溶胀、抗抽出性能，在液压油中性能保持率更高。

具体实施方式

一、配方主要组分及用量（单位：质量份）：

丁腈橡胶  100

轻质碳酸钙 27

防老剂 6（N-异丙基-N’-苯基-对苯二胺、白炭黑载体二苯胺与丙酮高温产物）

分散剂 2（高级脂肪酸锌皂混合物）

补强剂 110（N660炭黑、甲醛改性木质素，炭黑用量/甲醛改性木质素用量比例介于60/50~85/25之间）

软化剂 8（邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯）

硫化剂 2.2（硫磺、二硫化二吗啉）

促进剂 0.7（N-环己基-2-苯并噻唑）

二、内衬层胶料生产工艺：

采用二段混炼：一段混炼为在密炼机中混炼，二段混炼在开炼机加入硫化剂的方式。

一段混炼的密炼工艺：

转子转速设定为40~45转/分钟

加入炭黑、木质素、填料、小料及1/2软化剂

压上顶栓20秒

投入生胶

压上顶栓

胶料温度达95℃~105℃时，升上顶栓到位，投入剩余软化剂，降低密炼机转子转速到30~35转/分钟

压上顶栓

胶料温度达130℃时排胶

二段混炼：在加入硫化剂前进行热处理，在辊温95℃~105℃的开炼机上热炼5~7分钟，然后加入促进剂及硫化剂。

三、胶管的生产流程：

挤出内衬层：用挤出机挤出甲醛改性木质素补强的丁腈橡胶，作为胶管内衬层

编织钢丝增强层：使用编织机在内衬层上编织钢丝增强层

挤出外覆层：使用挤出机挤出胶管外敷层

包覆定型材料

硫化：利用蒸汽硫化罐硫化胶管

剥除定型材料

脱出软芯：使用水压机脱除胶管芯棒

检验及包装：检验胶管并包装合格品。

Claims (2)

1.一种含甲醛改性木质素的钢丝液压编织胶管的制作方法，胶料混炼工艺：采用两段混炼法，即密炼机混炼生产一段胶后，经停放8~24小时后，在开炼机进行二段加硫，密炼机一段混炼采用逆序混炼法及变速混炼，开炼机二段混炼时对胶料热处理，使用该混炼胶挤出钢丝液压编织胶管内衬层，经编织钢丝增强层、挤出外覆层、包覆定型、硫化，制造钢丝液压编织胶管，其特征是：

密炼机一段混炼：在密炼机转子转速为40~45转/分钟条件下，先投入木质素、填料、炭黑、防老剂和分散剂及1/2的软化剂，压上顶栓20s，投入生胶，当胶料温度升至95~105℃时，投入剩余软化剂，降低密炼机转子转速到30~35转/分钟，直至混炼结束；

开炼机二段混炼：二段混炼为在滚筒表面温度95℃~105℃的开炼机上热炼5~7分钟，再加入促进剂、硫化剂。

2.根据权利要求1所述的钢丝液压编织胶管的制作方法，其特征是：

一、配方主要组分及用量,单位：质量份：

丁腈橡胶  100

轻质碳酸钙 27

防老剂，为N-异丙基-N’-苯基-对苯二胺  6

分散剂，为高级脂肪酸锌皂混合物  2

补强剂，为N660炭黑或甲醛改性木质素  110

软化剂，为邻苯二甲酸二辛酯或癸二酸二辛酯  8

硫化剂，为硫磺或二硫化二吗啉 2.2

促进剂，为N-环己基-2-苯并噻唑 0.7

二、内衬层胶料生产工艺：

采用二段混炼：一段混炼为在密炼机中混炼，二段混炼在开炼机加入硫化剂的方式：

一段混炼的密炼工艺：

（1）、转子转速设定为40~45转/分钟

（2）、加入炭黑、木质素、轻质碳酸钙为填料、防老剂和分散剂及1/2软化剂

（3）、压上顶栓20秒

（4）、投入生胶

（5）、压上顶栓

（6）、胶料温度达95℃~105℃时，升上顶栓到位，投入剩余软化剂，降低密炼机转子转速到30~35转/分钟

（7）、压上顶栓

（8）、胶料温度达130℃时排胶

二段混炼：在加入硫化剂前进行热处理，在辊温95℃~105℃的开炼机上热炼5~7分钟，然后加入促进剂及硫化剂；

三、胶管的生产流程：

（1）、挤出内衬层：用挤出机挤出甲醛改性木质素补强的丁腈橡胶，作为胶管内衬层

（2）、编织钢丝增强层：使用编织机在内衬层上编织钢丝增强层

（3）、挤出外覆层：使用挤出机挤出胶管外敷层

（4）、包覆定型材料

（5）、硫化：利用蒸汽硫化罐硫化胶管

（6）、剥除定型材料

（7）、脱出软芯：使用水压机脱除胶管芯棒

（8）、检验及包装：检验胶管并包装合格品。