发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管,其采用复合制作,制作工艺简单,成本相对较低且性能优良。
为了达到上述目的,本发明采用下述技术方案:
本发明提供一种耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管,由内胶层、骨架层和外胶层层叠组成,它的特点是,所述内胶层是G型氟胶层,所述骨架层是硅胶压延芳纶布,所述外胶层是硅橡胶;
所述内胶层由下述原料制备而成:G型氟橡胶100质量份,补强填料10~30质量份,过氧化物硫化剂1~6质量份,异氰脲酸三烯丙酯1~6质量份;
所述骨架层由高断裂强度的芳纶布与含有粘接剂成分的低硬度硅胶,擦胶压延生产;所述低硬度硅胶为含有硅烷耦合剂和异氰脲酸三烯丙酯的甲基乙烯基硅橡胶;所述骨架层骨架为断裂强度为2750MPa以上的Kevler芳纶网格布,所述骨架层共四层;
所述外胶层由下述原料制备而成:甲基乙烯基硅橡胶100质量份,气相法白炭黑补强填料30~60质量份,结构控制剂5~10质量份,耐热添加剂1~5质量份,过氧化物硫化剂1~3质量份;所述耐热添加剂为两种或两种以上。
内胶层,直接与介质接触,其作用是支撑管体、保护骨架层。所述内胶层氟橡胶为偏氟乙烯、六氟乙烯、四氟乙烯及交联单体(含氟单体)的共聚物。氟橡胶是主链或侧链上的碳原子上接有电负性极强的氟原子的合成弹性体,氟原子保证了C-C链的稳定性,使它具有其他橡胶不可比拟的耐油、耐化学药品性。含氟量大小,是影响硫化胶性能的主要因素。G型是在A型、B型的基础上,在主链上引进了少量可提供活泼交联中心的第四种含氟单体,G型的含氟量达69%,较前几种都高。所以,本发明选用G型氟橡胶作为基料。
骨架层,是软管承受压力的主要部位。要求具有良好的耐曲挠性能;具有足够的强度。芳纶较聚酯熔点高、耐热性好、强度高。另外,由于骨架层数越多,强力越不均匀,易引发应力集中,但过少的布层又不能使软管有足够的承压能力。各胶层的附着力和制品的密实度,是影响软管抵抗脉冲疲劳的主要因素。各胶层的附着力与挂胶质量有关,挂胶方法有擦胶和贴胶两种,而擦胶能使胶料更好地渗入布缝,增加布与胶的附着力。通过对软管的受力分析和应力计算,为达到以上要求,并考虑到软管的耐高压、高温要求,本发明优选采用断裂强度为2750MPa的芳纶网格布与硬度比内层胶及外层胶低10~20的甲基乙烯基硅橡胶擦胶压延生产,共四层。
外胶层,是软管的保护层,其作用是保护骨架层及管体。要求具有良好的耐老化性能,具有良好的耐磨擦、耐撕裂性能。硅橡胶是以聚硅氧烷为主链的弹性体,而聚硅氧烷则由Si-o(硅-氧)链重复连接构成Si-o-Si链。由于Si-o键键能高达1014.2kj/mol,故聚硅氧烷具有相当好的热稳定性。但是,硅橡胶在200~250℃时,会发生Si-o-Si裂解,裂解速度与生胶结构、填料及加入的耐热添加剂有关。选用甲基乙烯基硅橡胶,气相法白炭黑作为补强填料,两种或两种以上耐热添加剂并用可在300℃温度下使用,所以,本发明采用气相法白炭黑作为补强填料,两种或两种以上耐热添加剂并用的甲基乙烯基硅橡胶作为外胶层。
另外,氟橡胶为高极性的弹性体,根据相近相容原理,很难与低极性的硅橡胶粘合。本发明应用的过氧化物硫化体系对氟橡胶和硅橡胶都有效。异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)共硫化剂促进氟橡胶和硅橡胶粘合面分子产生扩散,形成化学键相互吸附,与硅烷耦合剂一起获得最佳粘合强度,实现氟橡胶与硅橡胶的共硫化。同时,该硫化体系使氟橡胶具有更好的耐高温和耐腐蚀性,使硅橡胶性能得到改善,具有最好的性价比。
本发明还提供一种制备发动机排气后处理软管的方法,包括下述步骤:
(1)、按配方:G型氟橡胶100质量份,补强填料10~30质量份,过氧化物硫化剂1~6质量份,异氰脲酸三烯丙酯1~6质量份,在开炼机上混炼后出片成5~15mm的胶片待用;
(2)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料30~60质量份,结构控制剂5~10质量份,耐热添加剂1~5质量份,过氧化物硫化剂1~3质量份,异氰脲酸三烯丙酯1~3质量份,硅烷耦合剂0.5~10质量份,在开炼机上混炼后出片成 5~15mm的胶片待用;
(3)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料30~60质量份,结构控制剂5~10质量份,耐热添加剂1~5质量份,过氧化物硫化剂1~3质量份,在开炼机上混炼后出片成5~15mm的胶片待用,
(4)、在三辊压延机上用步骤(1)所得的胶片制备氟橡胶内胶层,压延温度:上辊为60±10℃,中辊为60±10℃,下辊冷却水冷却,压延速度为1.5~3m/min,厚度为0.2~1.0mm;
(5)、在三辊压延机上用步骤(2)所得的胶片和芳纶布制备构成骨架层的硅胶压延芳纶布,压延温度:上辊为50℃以下;中辊为20±10℃;下辊冷却水冷却;压延速度为1.5~3m/min;厚度为0.7~1.5mm;
(6)、在三辊压延机上用步骤(3)所得的胶片制备外胶层,压延温度:上辊为50℃以下;中辊为20±10℃;下辊冷却水冷却;压延速度为1.5~3m/min,厚度为0.2~1.0mm;
(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距,使用管芯包贴内胶层、硅胶压延芳纶布和外胶层,缠水布;
(8)、采用两段硫化法硫化:一段硫化在硫化罐中完成,硫化条件为150~180℃×10~60min;二段硫化在鼓风电热烘箱中完成,硫化条件为150~200℃×1~4h;
(9)、脱管芯,解水布,切管头,制得发动机排气后处理软管。
与现有技术相比,本发明产品能够承受260℃的工作温度和287℃的间歇温度。致密性高、各胶层的粘接性强,能长期在排气脉冲的影响下正常工作而不脱层开裂。管体应力分布均匀,爆破压力达2.4Pa,能在极度负荷2.15MPa(22kgf/cm2)下正常工作。该软管还具有优良的耐油、耐酸性腐蚀物性能。本发明提供的制备发动机排气后处理软管的方法操作简单,成本低。
具体实施方式
实施例中所用原材料可以是市售的,本技术领域常用的材料。
如图1所示,本发明提供的耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管,由内胶层1、骨架层2和外胶层3组成。
下面通过实施例来详细说明本发明提供的技术方案。
实施例1:制备本发明提供的耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管,包括如下步骤:
(1)、按配方:G型氟橡胶100质量份,补强填料30质量份,过氧化物硫化剂3量份,异氰脲酸三烯丙酯3质量份,在开炼机上混炼后出片成5mm的胶片待用;
(2)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料50质量份,结构控制剂5质量份,耐热添加剂5质量份,过氧化物硫化剂2质量份,异氰脲酸三烯丙酯3质量份,硅烷耦合剂5质量份,在开炼机上混炼后出片成5mm的胶片待用;
(3)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料60质量份,结构控制剂5质量份,耐热添加剂5质量份,过氧化物硫化剂2质量份,在开炼机上混炼后出片成5mm的胶片待用,
(4)、在三辊压延机上用步骤(1)所得的胶片制备氟橡胶内胶层,压延温度:上辊为60℃,中辊为60℃,下辊冷却水冷却,压延速度为3m/min,厚度为0.2mm;
(5)、在三辊压延机上用步骤(2)所得的胶片和芳纶布制备构成骨架层的硅胶压延芳纶布,压延温度:上辊为50℃;中辊为20℃;下辊冷却水冷却;压 延速度为3m/min;厚度为0.7mm;
(6)、在三辊压延机上用步骤(3)所得的胶片制备外胶层,压延温度:上辊为50℃;中辊为20℃;下辊冷却水冷却;压延速度为3m/min,厚度为1.0mm;
(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距,使用25mm的管芯包贴内胶层、硅胶压延芳纶布和外胶层,缠水布;
(8)、采用两段硫化法硫化:一段硫化在硫化罐中完成,硫化条件为180℃×30min;二段硫化在鼓风电热烘箱中完成,硫化条件为200℃×1h;
(9)、脱管芯,解水布,切管头,制得内径25mm,长度20m的软管,用作发动机排气后处理软管。
软管的生产工艺流程可参考图2所示。
本发明提供的实施例1所制得的发动机排气后处理软管的性能测试结果如下:
项目 |
实施例1 |
比较例 |
耐高温性(连续使用温度) |
260℃ |
200℃ |
耐高压性(爆破压力) |
2.42MPa |
0.4MPa |
耐腐蚀性(渗透性能,燃油C中8天) |
15g/m2 |
- |
注:
比较例:ZL200620028879.1的专利公布的涡轮增压胶管。
测试方法:高温测试标准-ASTM D573。高压测试标准-ASTM D380。耐腐蚀渗透性能测试标准-ASTM D471
实施例2:制备本发明提供的耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管,包括如下步骤:
(1)、按配方:G型氟橡胶100质量份,补强填料20质量份,过氧化物硫化剂3量份,异氰脲酸三烯丙酯3质量份,在开炼机上混炼后出片成10mm的胶片待用;
(2)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料40质量份,结构控制剂5质量 份,耐热添加剂3质量份,过氧化物硫化剂2质量份,异氰脲酸三烯丙酯2质量份,硅烷耦合剂2质量份,在开炼机上混炼后出片成10mm的胶片待用;
(3)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料50质量份,结构控制剂5质量份,耐热添加剂3质量份,过氧化物硫化剂2质量份,在开炼机上混炼后出片成10mm的胶片待用,
(4)、在三辊压延机上用步骤(1)所得的胶片制备氟橡胶内胶层,压延温度:上辊为70℃,中辊为70℃,下辊冷却水冷却,压延速度为2m/min,厚度为0.5mm;
(5)、在三辊压延机上用步骤(2)所得的胶片和芳纶布制备构成骨架层的硅胶压延芳纶布,压延温度:上辊为40℃;中辊为20℃;下辊冷却水冷却;压延速度为2m/min;厚度为1.0mm;
(6)、在三辊压延机上用步骤(3)所得的胶片制备外胶层,压延温度:上辊为40℃;中辊为20℃;下辊冷却水冷却;压延速度为2m/min,厚度为1.0mm;
(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距,使用25mm的管芯包贴内胶层、硅胶压延芳纶布和外胶层,缠水布;
(8)、采用两段硫化法硫化:一段硫化在硫化罐中完成,硫化条件为170℃×40min;二段硫化在鼓风电热烘箱中完成,硫化条件为180℃×3h;
(9)、脱管芯,解水布,切管头,制得内径25mm,长度20m的软管,用作发动机排气后处理软管。
本发明提供的实施例2所制得的发动机排气后处理软管的性能测试结果如下:
项目 |
实施例2 |
比较例 |
耐高温性(连续使用温度) |
260℃ |
200℃ |
耐高压性(爆破压力) |
2.44MPa |
0.4MPa |
耐腐蚀性(渗透性能,燃油C中8天) |
13.1g/m2 |
- |
注:
比较例:ZL200620028879.1的专利公布的涡轮增压胶管。
测试方法:高温测试标准-ASTM D573。高压测试标准-ASTM D380。耐腐蚀渗透性能测试标准-ASTM D471
实施例3:制备本发明提供的耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管,包括如下步骤:
(1)、按配方:G型氟橡胶100质量份,补强填料10质量份,过氧化物硫化剂3量份,异氰脲酸三烯丙酯3质量份,在开炼机上混炼后出片成15mm的胶片待用;
(2)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料40质量份,结构控制剂5质量份,耐热添加剂2质量份,过氧化物硫化剂2质量份,异氰脲酸三烯丙酯2质量份,硅烷耦合剂2质量份,在开炼机上混炼后出片成15mm的胶片待用;
(3)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料60质量份,结构控制剂5质量份,耐热添加剂3质量份,过氧化物硫化剂2质量份,在开炼机上混炼后出片成15mm的胶片待用,
(4)、在三辊压延机上用步骤(1)所得的胶片制备氟橡胶内胶层,压延温度:上辊为60℃,中辊为60℃,下辊冷却水冷却,压延速度为1.5m/min,厚度为1.0mm;
(5)、在三辊压延机上用步骤(2)所得的胶片和芳纶布制备构成骨架层的硅胶压延芳纶布,压延温度:上辊为40℃;中辊为20℃;下辊冷却水冷却;压延速度为1.5m/min;厚度为1.0mm;
(6)、在三辊压延机上用步骤(3)所得的胶片制备外胶层,压延温度:上辊为50℃;中辊为20℃;下辊冷却水冷却;压延速度为1.5m/min,厚度为0.5mm;
(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距,使用25mm的管芯包贴内胶层、硅胶压延芳纶布和外胶层,缠水布;
(8)、采用两段硫化法硫化:一段硫化在硫化罐中完成,硫化条件为160℃×60min;二段硫化在鼓风电热烘箱中完成,硫化条件为170℃×4h;
(9)、脱管芯,解水布,切管头,制得内径25mm,长度20m的软管,用作发动机排气后处理软管。
本发明提供的实施例3所制得的发动机排气后处理软管的性能测试结果如下:
项目 |
实施例3 |
比较例 |
耐高温性(连续使用温度) |
260℃ |
200℃ |
耐高压性(爆破压力) |
2.44MPa |
0.4MPa |
耐腐蚀性(渗透性能,燃油C中8天) |
10.6g/m2 |
- |
注:
比较例:ZL200620028879.1的专利公布的涡轮增压胶管。
测试方法:高温测试标准-ASTM D573。高压测试标准-ASTM D380。耐腐蚀渗透性能测试标准-ASTM D471
实施例4:制备本发明提供的耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管,包括如下步骤:
(1)、按配方:G型氟橡胶100质量份,补强填料10质量份,过氧化物硫化剂1质量份,异氰脲酸三烯丙酯1质量份,在开炼机上混炼后出片成5mm的胶片待用;
(2)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料30质量份,结构控制剂5质量份,耐热添加剂1质量份,过氧化物硫化剂1质量份,异氰脲酸三烯丙酯1质量份,硅烷耦合剂0.5质量份,在开炼机上混炼后出片成5mm的胶片待用;
(3)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料30质量份,结构控制剂5质量份,耐热添加剂1质量份,过氧化物硫化剂1质量份,在开炼机上混炼后出片成5mm的胶片待用,
(4)、在三辊压延机上用步骤(1)所得胶片制备氟橡胶内胶层,压延温度:上辊为60±10℃,中辊为60±10℃,下辊冷却水冷却,压延速度为1.5m/min,厚度为0.2mm;
(5)、在三辊压延机上用步骤(2)所得胶片和芳纶布制备构成骨架层的硅胶压延芳纶布,压延温度:上辊为50℃以下;中辊为20±10℃;下辊冷却水冷却;压延速度为1.5m/min;厚度为0.7mm;
(6)、在三辊压延机上用步骤(3)所得胶片制备外胶层,压延温度:上辊为50℃以下;中辊为20±10℃;下辊冷却水冷却;压延速度为1.5m/min,厚度为0.2mm;
(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距,使用管芯包贴内胶层、硅胶压延芳纶布和外胶层,缠水布;
(8)、采用两段硫化法硫化:一段硫化在硫化罐中完成,硫化条件为180℃×10min;二段硫化在鼓风电热烘箱中完成,硫化条件为150℃×4h;
(9)、脱管芯,解水布,切管头,制得发动机排气后处理软管。
实施例5:制备本发明提供的耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管,包括如下步骤:
(1)、按配方:G型氟橡胶100质量份,补强填料30质量份,过氧化物硫化剂6质量份,异氰脲酸三烯丙酯6质量份,在开炼机上混炼后出片成15mm的胶片待用;
(2)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料60质量份,结构控制剂10质量份,耐热添加剂5质量份,过氧化物硫化剂3质量份,异氰脲酸三烯丙酯3质量份,硅烷耦合剂10质量份,在开炼机上混炼后出片成15mm的胶片待用;
(3)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料60质量份,结构控制剂10质量份,耐热添加剂5质量份,过氧化物硫化剂3质量份,在开炼机上混炼后出片成15mm的胶片待用,
(4)、在三辊压延机上用步骤(1)所得胶片制备氟橡胶内胶层,压延温度:上辊为60±10℃,中辊为60±10℃,下辊冷却水冷却,压延速度为3m/min,厚度为1.0mm;
(5)、在三辊压延机上用步骤(2)所得胶片和芳纶布制备构成骨架层的硅胶 压延芳纶布,压延温度:上辊为50℃以下;中辊为20±10℃;下辊冷却水冷却;压延速度为3m/min;厚度为1.5mm;
(6)、在三辊压延机上用步骤(3)所得胶片制备外胶层,压延温度:上辊为50℃以下;中辊为20±10℃;下辊冷却水冷却;压延速度为3m/min,厚度为1.0mm;
(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距,使用管芯包贴内胶层、硅胶压延芳纶布和外胶层,缠水布;
(8)、采用两段硫化法硫化:一段硫化在硫化罐中完成,硫化条件为180℃×60min;二段硫化在鼓风电热烘箱中完成,硫化条件为200℃×1h;
(9)、脱管芯,解水布,切管头,制得发动机排气后处理软管。
实施例6:制备本发明提供的耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管,包括如下步骤:
(1)、按配方:G型氟橡胶100质量份,补强填料20质量份,过氧化物硫化剂3质量份,异氰脲酸三烯丙酯3质量份,在开炼机上混炼后出片成10mm的胶片待用;
(2)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料45质量份,结构控制剂7.5质量份,耐热添加剂3质量份,过氧化物硫化剂2质量份,异氰脲酸三烯丙酯2质量份,硅烷耦合剂5质量份,在开炼机上混炼后出片成10mm的胶片待用;
(3)、按配方:硅橡胶100质量份,补强填料45质量份,结构控制剂7.5质量份,耐热添加剂3质量份,过氧化物硫化剂2质量份,在开炼机上混炼后出片成10mm的胶片待用,
(4)、在三辊压延机上用步骤(1)所得胶片制备氟橡胶内胶层,压延温度:上辊为60±10℃,中辊为60±10℃,下辊冷却水冷却,压延速度为2m/min,厚度为0.6mm;
(5)、在三辊压延机上用步骤(2)所得胶片和芳纶布制备构成骨架层的硅胶压延芳纶布,压延温度:上辊为50℃以下;中辊为20±10℃;下辊冷却水冷 却;压延速度为2m/min;厚度为1.1mm;
(6)、在三辊压延机上用步骤(3)所得胶片制备外胶层,压延温度:上辊为50℃以下;中辊为20±10℃;下辊冷却水冷却;压延速度为2m/min,厚度为0.6mm;
(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距,使用管芯包贴内胶层、硅胶压延芳纶布和外胶层,缠水布;
(8)、采用两段硫化法硫化:一段硫化在硫化罐中完成,硫化条件为165℃×35min;二段硫化在鼓风电热烘箱中完成,硫化条件为175℃×2h;
(9)、脱管芯,解水布,切管头,制得发动机排气后处理软管。
注:
比较例:ZL200620028879.1的专利公布的涡轮增压胶管。
测试方法:高温测试标准-ASTM D573。高压测试标准-ASTM D380。耐腐蚀渗透性能测试标准-ASTM D471
上表中数据表明本发明提供的软管具有优良的耐高温、耐高压、耐腐蚀性能。因此,本发明提供的复合软管制作工艺简单、成本较低,且耐高温、耐高压、耐腐蚀性能优良。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰,均涵盖在本发明的专利范围内。