CN102537538A - 以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

一种以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管制造工艺，包括以下步骤：对碳纤维布进行表面处理，提高其表面极性基团的含量；在要求尺寸的模芯上成型内胶层；将经过表面处理的碳纤维布作为增强层包覆在内胶层上；在碳纤维布表面包覆外胶层；将得到的胶管硫化，获得成品，其中所述内胶层和外胶层包括氟橡胶。本发明以碳纤维布作为增强层制造氟橡胶包布胶管，不仅解决了现有氟橡胶胶管强度低，耐压能力差的问题，而且最大限度地发挥了氟橡胶的耐温和耐压性能。本发明生产的胶管可应用在航空、核电站、石油化工、大型船舶等领域。

Description

以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管及其制造工艺，其具有新型骨架材料以及制造工艺，并具有耐高温、耐压、耐溶剂的效果。

背景技术

现有的氟橡胶包布胶管普遍存在耐压能力低的问题，因普通氟橡胶本身拉伸强度，定伸强度较低，导致在很多场合不能达到耐压要求。另外现有的氟橡胶骨架材料大多数使用聚酯纤维或玻璃纤维，其中聚酯纤维耐热性能较低，强度低，不耐浓度高的酸碱，而玻璃纤维耐曲挠性较差，密度大，因此使得氟橡胶管的应用范围不能得到充分发挥，而且聚酯纤维和玻璃纤维的耐压性能低，只能使用在一般场合，针对耐压要求高的特殊领域，聚酯纤维或玻璃纤维等常用纤维便会失去作用。

此外，现有技术专利文献ZL 02282018.3中还公开了一种氟橡胶或氯醚橡胶燃油胶管，其包括氟橡胶层、芳纶线层和氯醚橡胶层。该专利文献中采用芳纶线层作为骨架材料包覆胶管，其最终的产品同样只能使用在一般场合，无法适应耐压要求高的特殊领域。因此，有必要寻找一种耐高温、和/或耐压性能更好的氟橡胶包布胶管，例如应用于航空，核电站，石油化工、大型船舶等耐温、耐压、耐溶剂要求高的领域。

发明内容

考虑到至少一个上述问题而完成了本发明，并且本发明的一个目的在于提供一种以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管制造工艺，其采用了新型骨架材料，且产品具有耐高温、耐压、耐溶剂的效果，它不仅解决了现有氟橡胶骨架材料耐温性能低的问题，而且解决了氟橡胶本身及骨架材料耐压能力低的问题。使得氟橡胶的应用范围得到进一步提高。

具体地，一种以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管制造工艺，其特征在于包括以下步骤：对碳纤维布进行表面处理，提高其表面极性基团的含量；在要求尺寸的模芯上成型内胶层；将经过表面处理的碳纤维布作为增强层包覆在内胶层上；在碳纤维布表面包覆外胶层；将得到的胶管硫化，获得成品，其中所述内胶层和外胶层包括氟橡胶。优选地，根据不同的要求，此复合模式可重复实施，如碳纤维布层→氟橡胶→碳纤维布层→氟橡胶→碳纤维布层→外胶层(氟橡胶)。

根据本发明另一方面，所述极性基团至少包括羰基极性基团。

根据本发明另一方面，对碳纤维布进行表面处理具体包括以下步骤：用含臭氧的气体将碳纤维布氧化，紧接着在碳纤维布表面上涂胶黏剂。该处理方法粘结牢固，成本低，反应均匀，易于控制且处理效果显著。

根据本发明另一方面，用多官能团的环氧树脂与低分子有机酸共聚，配置成1％左右的四氢呋喃溶液作为胶黏剂。

根据本发明另一方面，涂胶黏剂的量控制在碳纤维布重量的0.5-2％之间。

根据本发明另一方面，所述气体中臭氧的含量为0.5％-3.0％。

根据本发明另一方面，所述的将碳纤维布氧化具体为：将碳纤维布氧化30s-200s。

根据本发明另一方面，所述的将碳纤维布氧化具体为：在100-250℃将碳纤维布氧化。

根据本发明另一方面，还提供一种采用上述制造工艺制造的以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管，其特征在于包括：内胶层；包覆在内胶层上的经过表面处理的碳纤维布；以及碳纤维布上包覆缠绕的外胶层，所述内胶层和外胶层包括氟橡胶。

根据本发明另一方面，所述碳纤维布和外胶层均为多个并且交替设置。

根据本发明另一方面，所述胶管用于航空，核电站，石油化工、或者大型船舶。

根据本发明另一方面，所述胶管为直管或异型管(包括弯管、波纹管)。

与现有技术相比，本发明所使用的骨架材料(碳纤维布)相比于通用的骨架材料(如聚酯纤维、玻璃纤维)具有更好的性能，碳纤维具有元素碳的各种优良性能，如比重小、耐热性极好、热膨胀系数小、导热系数大、耐腐蚀性和导电性良好等。同时，它又具有纤维般的柔曲性，可进行编织加工和缠绕成型。碳纤维最优良的性能是比强度和比模量超过一般的增强纤维，它和树脂形成的复合材料的比强度和比模量比钢和铝合金还高3倍左右。更重要的是，本发明还解决了碳纤维布作为骨架材料时，其与内胶层、外胶层不易粘合的新技术问题。

与以前相比，现在的航空、核电站、石油化工、大型船舶等领域，对胶管的耐温、耐压以及耐溶剂的要求等比以前相应提高了很多，因此很多传统的增强层已很难满足现有的技术要求，使用传统增强层材料的胶管很容易在定期维护时间之前便受高温或高压影响失效，从而导致局部甚至整机损坏，给企业带来重大经济损失或安全隐患。本发明生产的橡胶管可应用在航空，核电站，石油化工、大型船舶等耐温、耐压、耐溶剂要求高的领域。

附图说明：

图1是根据本发明优选实施例的成型后的氟橡胶包布胶管示意图。

标号说明：1模芯，2内胶层，3碳纤维布(增强层)，4外胶层

具体实施方式：

下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

下面结合附图1来详细描述本发明的以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管以及其制造工艺。

一种以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管制造工艺，包括以下步骤：对碳纤维布3进行表面处理，提高其表面极性基团的含量；在要求尺寸的模芯1上成型内胶层2；将经过表面处理的碳纤维布3作为增强层包覆在内胶层2上；在碳纤维布3表面包覆缠绕外胶层4；将得到的胶管硫化，获得成品，其中所述内胶层和外胶层包括氟橡胶。优选地，根据不同的要求，此复合模式可重复实施，如碳纤维布3→氟橡胶4→碳纤维布3→氟橡胶→碳纤维布3→氟橡胶4。优选地，所述硫化可包括一次硫化和二次硫化。

优选地，所述极性基团至少包括羰基极性基团。

优选地，对碳纤维布3进行表面处理具体包括以下步骤：用含臭氧的气体将碳纤维布3氧化，紧接着在碳纤维布3表面上涂胶黏剂。该处理方法粘结牢固，成本低，反应均匀，易于控制且处理效果显著。

优选地，可用多官能团的环氧树脂与低分子有机酸共聚，配置成1％左右的四氢呋喃溶液作为胶黏剂。可替换地，还可以采用其它类型的胶黏剂。

优选地，涂胶黏剂的量可控制在碳纤维布重量的0.5-2％之间。

优选地，所述气体中臭氧的含量可为0.5％-3.0％。

优选地，所述的将碳纤维布3氧化具体为：将碳纤维布氧化30s-200s。

优选地，所述的将碳纤维布氧化具体为：在100-250℃将碳纤维布氧化。

与现有技术相比，本发明所使用的骨架材料(碳纤维布)相比于通用的骨架材料(如聚酯纤维、玻璃纤维)具有更好的性能，碳纤维具有元素碳的各种优良性能，如比重小、耐热性极好、热膨胀系数小、导热系数大、耐腐蚀性和导电性良好等。同时，它又具有纤维般的柔曲性，可进行编织加工和缠绕成型。

实施例2

本实施例提供了一种优选的碳纤维布3与氟橡胶粘合的技术工艺。碳纤维布3必须经过一定工艺对其表面进行处理，使其与氟橡胶具有良好的粘合性能和附着强度。因为未经表面处理的碳纤维布3，其表面羰基、羰基等极性基团的含量很少，不利于与基体材料的粘结，其表面呈化学惰性，不易与基体材料浸润或发生化学反应。因此为了实现氟橡胶和碳纤维间载荷的传递、充分发挥碳纤维的增强效应和提高复合材料的力学性能及耐温性能，必须对碳纤维3表面进行表面处理。优选地，具体处理工艺如下：用含臭氧0.5％-3.0％的气体在100-250℃将碳纤维布氧化30s-200s，紧接着在纤维布表面上涂胶，用多官能团的环氧树脂与低分子有机酸共聚，然后配置成1％左右的四氢呋喃溶液作为胶黏剂，涂胶量应严格控制在0.5-2％之间。该处理方法设备简单，操作方便，处理速度快，效果好。

优选地，本实施例还提供一种采用前述制造工艺制造的以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管，其包括：内胶层2；包覆在内胶层2上的经过表面处理的碳纤维布3；以及碳纤维布3上包覆缠绕的外胶层4，所述内胶层2和外胶层4包括氟橡胶。

优选地，所述碳纤维布3和外胶层4均为多个并且交替设置。

优选地，述胶管用于航空，核电站，石油化工、或者大型船舶。

优选地，所述胶管可为直管或异型管，该异型管包括弯管、波纹管等等。

与现有技术相比，本发明所使用的骨架材料(碳纤维布)相比于通用的骨架材料(如聚酯纤维、玻璃纤维)具有更好的性能。同时，本发明解决了碳纤维布作为骨架材料时，其与内胶层、外胶层不易粘合的新技术问题。

本发明的以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管及其制造工艺不限于上述实施例。可以理解的是，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管制造工艺，其特征在于包括以下步骤：

对碳纤维布进行表面处理，提高其表面极性基团的含量；

在要求尺寸的模芯上成型内胶层；

将经过表面处理的碳纤维布作为增强层包覆在内胶层上；

在碳纤维布表面包覆外胶层；

将得到的胶管硫化，获得成品，

其中所述内胶层和外胶层包括氟橡胶，

所述对碳纤维布进行表面处理具体包括以下步骤：用含臭氧的气体将碳纤维布氧化，紧接着在碳纤维布表面上涂胶黏剂。

2.根据权利要求1的氟橡胶包布胶管制造工艺，其特征在于所述极性基团至少包括羰基极性基团。

3.根据权利要求1或2的氟橡胶包布胶管制造工艺，其特征在于用多官能团的环氧树脂与低分子有机酸共聚，配置成1％左右的四氢呋喃溶液作为胶黏剂。

4.根据权利要求1-3任一项所述的氟橡胶包布胶管制造工艺，其特征在于涂胶黏剂的量控制在碳纤维布重量的0.5-2％之间。

5.根据权利要求1-3任一项所述的氟橡胶包布胶管制造工艺，其特征在于所述气体中臭氧的含量为0.5％-3.0％。

6.根据权利要求1-3任一项所述的氟橡胶包布胶管制造工艺，其特征在于将碳纤维布氧化30s-200s。

7.根据权利要求1-3任一项所述的氟橡胶包布胶管制造工艺，其特征在于在100-250℃将碳纤维布氧化。

8.一种利用上述任一项权利要求所述的制造工艺制造的以碳纤维为增强层的氟橡胶包布胶管，其特征在于包括：

内胶层；

包覆在内胶层上的经过表面处理的碳纤维布；以及

碳纤维布上包覆缠绕的外胶层，

所述内胶层和外胶层包括氟橡胶。

9.根据权利要求8所述的氟橡胶包布胶管，其特征在于所述碳纤维布和外胶层均为多个并且交替设置；所述胶管用于航空，核电站，石油化工、或者大型船舶；所述胶管为弯管或波纹管。

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