CN103756162B - 一种深海浮力材料用捆扎带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种深海浮力材料用捆扎带及其制备方法。捆扎带材料以三元乙丙橡胶为基体树脂，石墨粉为增强剂，γ-氯丙基三乙氧基硅烷为表面处理剂，多烯基辐照敏化剂为交联助剂，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯-1010为抗氧剂，己二酸二癸酯-DDA为增塑剂，硬脂酸锌-ZnSt2作为稳定剂。以上组分按照一定比例配好，在双螺杆挤出机中通过挤出成型制成具有凹槽结构的三元乙丙橡胶带和平滑橡胶带。高性能纤维在附有凹槽结构的三元乙丙橡胶带的大滚轴上进行环形缠绕，然后附上平滑橡胶带，然后通过可加热的大滚轴和小滚轴相互挤压的方式进行成型。挤压成型后把捆扎带从大滚轴取下，然后在高能电子加速器下常温辐照交联后处理，即可获得最终的环形捆扎带产品。

Description

一种深海浮力材料用捆扎带及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种捆扎带及其制备方法，具体涉及一种深海浮力材料用捆扎带及其制备方法，属于海洋装备行业。
背景技术
深海浮力材料用捆扎带指的是在海洋开发中用来捆缚浮力材料的不可或缺的装备材料。目前国内常见的捆扎带多为钢质捆扎带及塑质（如尼龙、聚丙烯、聚酯等）捆扎带，多用于货物捆扎包装领域。
钢质捆扎带虽具有较高的抗张强度，但耐腐蚀性差；尼龙捆扎带具有高持续张力，但伸长率和回复率比聚酯或聚丙烯大，尺寸稳定性差；聚丙烯捆扎带一般用于较轻型载荷的捆扎、打捆和封口纸箱，抗张强度相对较低；聚酯（PET）在塑质捆扎带中具有最高的强度和最高的持续张力，PET含有酯键，具有较高的吸水性（吸水率为0.6%），在高温和水蒸气的条件下不耐水、酸、及碱的作用。
因此，以上几种捆扎带难以满足海洋条件下工程装备所要求的轻质高强、高持续张力、良好的耐腐蚀性及尺寸稳定性等苛刻服役条件。目前国内此类产品如“蛟龙号”7000m深潜器及3000m深水钻井海洋平台981等浮力材料模块固定系统所用捆扎带全部依赖进口且价格昂贵，严重制约了我国深海工程装备产业的发展。因此，亟待研发一种具有我国自主知识产权的海洋工程装备用高强度捆扎带。
现阶段国外浮力材料所用的捆扎带主要为树脂复合纤维的环形结构捆扎带，其关键点在接头以及纤维分布的均匀性上，而现阶段捆扎带的成型工艺以及所用的捆扎带材料现阶段还处于国外各大公司的保密技术，要解决捆扎带的材料选用以及成型工艺问题是一个巨大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种深海浮力材料用捆扎带及其制备方法，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。
本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：
作为本发明的第一方面，一种深海浮力材料用捆扎带，其特征在于:包括以下组份及其质量份数：
三元乙丙橡胶：100份
炭黑：20份-80份
表面处理剂：0.1-2份
多烯基辐照敏化剂：0.5-3份
抗氧剂：0.5份
增塑剂：0.5份
稳定剂：0.5份
高性能纤维：和树脂配方的质量比为1：1。
其中，所述三元乙丙橡胶除了乙烯和丙烯单体外，还有第三单体，包括乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1，4-己二烯、1，7-辛二烯、6，10-二甲基-1，5，9-十一三烯、3，7-二甲基-1，6-辛二烯、5，7-二甲基-1，6-辛二烯、7-甲基-1，6-辛二烯非共轭双烯单体的任一种。
其中，所述炭黑为球形炭黑粉，粒径为20-100μm，
其中，所述多烯基辐照敏化剂包含三烯丙基异三聚氰酸酯-TAIC，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯-TMPTMA，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-TMPTA，三丙二醇二丙烯醚酯-TPGDA的任一种或组合。
其中，所述表面处理剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷，抗氧剂可为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯-1010，增塑剂为己二酸二癸酯，热稳定剂为硬脂酸锌。
其中，所述高性能纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维的任一种或组合。
作为本发明的第二方面，一种所述的深海浮力材料用捆扎带的制备方法，其特征在于:
（1）捆扎带树脂配方料及带材的准备；
（2）高性能纤维的缠绕；
（3）三元乙丙橡胶带和纤维的缠绕压制。
其中，捆扎带树脂配方料及带材的准备，包括以下过程：
首先，将上述除纤维的原料组份依次放入高速混合机中以500转/min搅拌5min后，此时物料不超过60℃；
其次，取出物料放入双螺杆挤出机中挤出成为具有凹槽结构的三元乙丙橡胶带和没有凹槽结构的平滑带，平滑带的宽度为5厘米，厚度和长度根据产品要求进行设计，凹槽结构控制纤维间距。
其中，高性能纤维的缠绕，包括以下过程：
首先，把具有凹槽结构的三元乙丙橡胶带固定在环形大滚轴上，大滚轴的大小由具体产品的尺寸进行设计，凹槽衔接处进行一个凹槽的错位对接，使整根圆形带材成为螺纹状；
其次，把一根纤维束在橡胶带上从一边缠绕一圈后再自缠绕一圈，相当于打结；
然后，顺着橡胶带的螺纹型凹槽进行缠绕；
最后，一圈进行打结处理。
其中，三元乙丙橡胶带和纤维的缠绕压制，包括以下过程：
首先，将一条平滑的橡胶带覆盖在上述缠绕好纤维的凹槽橡胶带上；
其次，对大滚轴进行加热至130℃-170℃，小滚轴对捆扎带三层结构挤压成型，挤压成型后把捆扎带从大滚轴取下；
然后，在高能电子加速器下常温辐照交联后处理，辐照剂量为80kGy-100kGy，即可获得最终的环形捆扎带产品，其中所述高能电子加速器型号为GJ-2E-EB，2MeV，10mA。
本发明的有益效果：
发明人利用具有凹槽结构的柔性乙丙橡胶带作为控制纤维分布的均匀性，采用环形往复缠绕解决纤维街头的问题，然后通过可加热的大滚轴和小滚轴相互挤压的方式进行成型。
制备的捆扎带，具有轻质高强、耐海水腐蚀、耐盐雾、耐辐射等优异的性能。
附图说明
图1纤维缠绕剖视图，垂直于纤维方向。
图2纤维缠绕挤压成型剖视图，垂直于纤维方向。
图3纤维缠绕挤压成型剖视图，平行于纤维方向。
附图标记：
三元乙丙橡胶1、纤维束2、压力4。捆扎带100、大滚轴200、小滚轴300。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
图1纤维缠绕剖视图，垂直于纤维方向。图2纤维缠绕挤压成型剖视图，垂直于纤维方向。图3纤维缠绕挤压成型剖视图，平行于纤维方向。如图1、图2和图3所示。
实施例1
取三元乙丙橡胶（乙叉降冰片烯为第三单体）100份，炭黑40份，多烯基辐照敏化剂TAIC1份，抗氧剂10100.5份，增塑剂己二酸二癸酯0.5份，稳定剂硬脂酸锌0.5份，表面处理剂0.5份依次放入高速混合机中高速搅拌5min后，500转/min，物料不超过60℃。取出物料放入双螺杆挤出机中挤出成为具有如图1所示的具有凹槽结构的三元乙丙橡胶1和没有凹槽结构的平滑带。碳纤维在附有凹槽结构的三元乙丙橡胶1的可加热环形的大滚轴200上缠绕成型，然后附上平滑橡胶带。其中凹槽间距为1mm，橡胶带宽度为5cm，环形橡胶带直径为1.2米。之后大滚轴加热到140℃，小滚轴300对捆扎带三层结构进行挤压成型，压力4的方向如图2和图3所示，捆扎带100在高能电子加速器下常温辐照交联，辐照剂量为100kGy，即可获得捆扎带产品。环形的捆扎带100具有非常优越的柔韧性，耐海水腐蚀性，拉伸强度可以达到300kN，断裂伸长率低于5%。
实施例2
取三元乙丙橡胶（1，4-己二烯为第三单体）100份，炭黑50份，多烯基辐照敏化剂TMPTMA1.5份，抗氧剂10100.5份，增塑剂己二酸二癸酯0.5份，稳定剂硬脂酸锌0.5份，表面处理剂0.5份依次放入高速混合机中高速搅拌5min后，500转/min，物料不超过60℃。取出物料放入双螺杆挤出机中挤出成为具有如图1所示的具有凹槽结构的三元乙丙橡胶1和没有凹槽结构的平滑带。玻璃纤维在附有凹槽结构的三元乙丙橡胶1的大滚轴200上缠绕成型，然后附上平滑橡胶带。其中凹槽间距为2mm，橡胶带宽度为5cm，环形橡胶带直径为1.2米。之后大滚轴200加热到140℃，小滚轴300对捆扎带100三层结构进行挤压成型，捆扎带100在高能电子加速器下常温辐照交联，辐照剂量为80kGy，即可获得捆扎带100产品。环形的捆扎带100具有非常优越的柔韧性，耐海水腐蚀性，拉伸强度可以达到50kN，断裂伸长率低于8%。
以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。

Claims (9)

1.一种深海浮力材料用捆扎带，其特征在于:包括以下组份及其质量份数：
三元乙丙橡胶：100份
炭黑：20份-80份
表面处理剂：0.1-2份
多烯基辐照敏化剂：0.5-3份
抗氧剂：0.5份
增塑剂：0.5份
稳定剂：0.5份
高性能纤维：和树脂配方的质量比为1：1；
所述炭黑为球形炭黑粉，粒径为20-100μm。
2.根据权利要求1所述的捆扎带，其特征在于，所述三元乙丙橡胶除了乙烯和丙烯单体外，还有第三单体，包括乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1，4-己二烯、1，7-辛二烯、6，10-二甲基-1，5，9-十一三烯、3，7-二甲基-1，6-辛二烯、5，7-二甲基-1，6-辛二烯、7-甲基-1，6-辛二烯非共轭双烯单体的任一种。
3.根据权利要求1所述的捆扎带，其特征在于，所述多烯基辐照敏化剂包含三烯丙基异三聚氰酸酯-TAIC，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯-TMPTMA，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-TMPTA，三丙二醇二丙烯醚酯-TPGDA的任一种或组合。
4.根据权利要求1所述的捆扎带，其特征在于，所述表面处理剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷，抗氧剂可为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯-1010，增塑剂为己二酸二癸酯，热稳定剂为硬脂酸锌。
5.根据权利要求1所述的捆扎带，其特征在于，所述高性能纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维的任一种或组合。
6.一种如权利要求1所述的深海浮力材料用捆扎带的制备方法，其特征在于:
(1)捆扎带树脂配方料及带材的准备；
(2)高性能纤维的缠绕；
(3)三元乙丙橡胶带和纤维的缠绕压制。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：捆扎带树脂配方料及带材的准备，包括以下过程：
首先，将上述除纤维的原料组份依次放入高速混合机中以500转/min搅拌5min后，此时物料不超过60℃；
其次，取出物料放入双螺杆挤出机中挤出成为具有凹槽结构的三元乙丙橡胶带和没有凹槽结构的平滑带，平滑带的宽度为5厘米，厚度和长度根据产品要求进行设计，凹槽结构控制纤维间距。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：高性能纤维的缠绕，包括以下过程：
首先，把具有凹槽结构的三元乙丙橡胶带固定在环形大滚轴上，大滚轴的大小由具体产品的尺寸进行设计，凹槽衔接处进行一个凹槽的错位对接，使整根圆形带材成为螺纹状；
其次，把一根纤维束在橡胶带上从一边缠绕一圈后再自缠绕一圈，相当于打结；
然后，顺着橡胶带的螺纹型凹槽进行缠绕；
最后，一圈进行打结处理。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：三元乙丙橡胶带和纤维的缠绕压制，包括以下过程：
首先，将一条平滑的橡胶带覆盖在上述缠绕好纤维的凹槽橡胶带上；
其次，对大滚轴进行加热至130℃-170℃，小滚轴对捆扎带三层结构挤压成型，挤压成型后把捆扎带从大滚轴取下；
然后，在高能电子加速器下常温辐照交联后处理，辐照剂量为80kGy-100kGy，即可获得最终的环形捆扎带产品，其中所述高能电子加速器型号为GJ-2E-EB，2MeV，10mA。
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