CN105437955A - 一种非金属防爆球 - Google Patents

Abstract

为克服现有技术中非金属防爆球制作工艺复杂、效率低的问题，本发明提供了一种非金属防爆球，包括赤道环、经度片、南极环和北极环；所述赤道环和经度片垂直设置；所述南极环和北极环分别位于赤道环的两侧；并且南极环位于经度片的一端，北极环位于经度片的另一端；所述赤道环、南极环、北极环同轴；沿所述赤道环的轴向，所述南极环的投影位于赤道环的投影内部；所述北极环的投影位于南极环的投影内部；所述经度片的投影从北极环的投影延伸至赤道环。本发明提供的非金属防爆球制作工艺简单，生产效率高。

Description

一种非金属防爆球

技术领域

本发明涉及一种非金属防爆球。

背景技术

近年来随着国民经济的发展，汽油、液化气、丙烷等易燃易爆液(气)体在日常生产生活中应用越来越广泛。通常，上述易燃易爆液(气)体存储于燃油箱中。

燃油箱，即装油的容器，特指用柴油机或汽油机驱动的机器上储放燃料油的装置。

一般在燃油箱的液面上空间充满了可燃性混合气体，当存在火源时，火源会引燃其邻近的混合气体，若混合气体的燃烧不经限制会急速的扩散。由于点火和火焰传播，在火焰锋前面会产生递增的压力波，压力波强烈的压缩未燃混合气体，将导致油箱爆炸，整个过程只有几毫秒。

所以，在生产、运输、存储及使用过程中，由于安全措施不当或意外而经常引起燃烧和爆炸事故，往往造成重大的财产损失和人员伤亡。因此抑制危险化学品火灾爆炸就愈来愈引起人们的关注。

近年来各种防爆材料的出现有效解决了易燃易爆液(气)体在生产及储运过程中的安全性问题，其中合金网状防爆材料应用尤为广泛。

合金网状防爆材料具有导热性能好、导电性能强、比表面积大等特点，在充分分布于油箱后，可以有效地遏制火焰的传播，使燃爆压力波急剧衰减。同时这种合金网状防爆材料在单位容积内具有较高的表面效能，从而具有良好的吸热性，可以迅速地将燃烧释放出来的热量吸收，使燃烧反应后的温度降低，反应气体的膨胀程度缩小，容器内的压力值增高不大，使燃烧速度达不到爆炸的极限速度，从而达到防爆的目的。

但是，合金网状防爆材料主要成分是铝、镁等金属，虽然它们具有一定的耐腐蚀性，但存在氧化和老化问题。一旦老化就会变脆，形成碎片，受到振动时会掉落碎屑，对油品造成污染或对输油管路造成堵塞。因此，合金网状防爆材料需要定期更换，增加了成本和劳动力。

为克服上述问题，现有技术中采用非金属球作为防爆材料。然而，现有技术中的各种非金属防爆球制作工艺复杂，效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中非金属防爆球制作工艺复杂、效率低的问题，提供一种非金属防爆球。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种非金属防爆球，包括赤道环、经度片、南极环和北极环；所述赤道环和经度片垂直设置；所述南极环和北极环分别位于赤道环的两侧；并且南极环位于经度片的一端，北极环位于经度片的另一端；所述赤道环、南极环、北极环同轴；沿所述赤道环的轴向，所述南极环的投影位于赤道环的投影内部；所述北极环的投影位于南极环的投影内部；所述经度片的投影从北极环的投影延伸至赤道环；所述非金属防爆球的材料包括基材、碳纤维、选择性含有的炭黑、选择性含有的碳纳米管、抗氧剂；所述基材为尼龙6、尼龙66、聚苯硫醚、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种；所述碳纤维为短切碳纤维；所述炭黑为纳米导电炭黑；所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配；以所述基材的含量为基准，所述碳纤维的含量为9-43wt％，所述炭黑的含量为0-19.6wt％，所述碳纳米管的含量为0-19.6wt％，所述抗氧剂的含量为0.5-0.8wt％。

本发明提供的非金属防爆球沿赤道环的轴向开模即可一次成型，制作工艺简单，效率高。同时，该非金属防爆球重量轻，体积占用比小。

进一步的，所述经度片具有多个，所述多个经度片在所述赤道环的轴线处相交。

进一步的，所述北极环内壁上还固定有支撑片。

进一步的，所述支撑片呈“+”形，所述支撑片所在平面与所述赤道环的轴线垂直。

进一步的，所述非金属防爆球还包括第一加强片；所述第一加强片设置于北极环和赤道环之间的经度片上，并且沿所述赤道环的轴向，所述第一加强片的投影位于南极环和赤道环的投影之间。

进一步的，所述第一加强片为闭合环状；并且所述第一加强片与所述赤道环的轴线平行。

进一步的，所述非金属防爆球还包括第二加强片；所述第二加强片设置于南极环和赤道环之间的经度片上，并且沿所述赤道环的轴向，所述第二加强片的投影位于南极环和第一加强片的投影之间。

进一步的，所述第二加强片为闭合环状，所述第二加强片与所述赤道环的轴线平行。

进一步的，所述第二加强片和南极环外壁之间设置有连接片，所述连接片所在平面与所述赤道环的轴线垂直。

进一步的，所述非金属防爆球还包括第三加强片；所述第三加强片沿所述赤道环的轴向设置于赤道环上，并且所述第三加强片的一端连接至第一加强片，第三加强片的另一端连接至第二加强片；沿所述赤道环的轴向，所述第三加强片的投影从第二加强片延伸至赤道环；所述第三加强片所在平面平分与第三加强片相邻的两个经度片所形成的夹角。

具有上述结构的非金属防爆球用于油箱后，在保证压缩强度的前提下，重量更轻，体积占用比更小，可达到5％以下。

进一步的，所述多元受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1.5-2：1。

附图说明

图1是本发明优选实施方式中提供的非金属防爆球的顶部立体图；

图2是本发明优选实施方式中提供的非金属防爆球的底部立体图；

图3是本发明优选实施方式中提供的非金属防爆球的横向立体图；

图4是本发明优选实施方式中提供的非金属防爆球的主视图；

图5是本发明优选实施方式中提供的非金属防爆球的后视图；

图6是本发明优选实施方式中提供的非金属防爆球的左视图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、赤道环；2、经度片；31、北极环；32、支撑片；41、南极环；42、连接片；5、第一加强片；6、第二加强片；7、第三加强片。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，相关术语定义如下：

“赤道”定义为：沿水平方向过球体球心的平面与球面相交所形成的圆。

“经度”定义为：沿竖直方向过球体球心的平面与球面相交所形成的圆。

“北极”定义为：球体顶部。

“南极”定义为：球体底部。

需要理解的是，上述术语、“经度”、“纬度”、“南极”、“北极”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的非金属防爆球包括赤道环、经度片、南极环和北极环；所述赤道环和经度片垂直设置；所述南极环和北极环分别位于赤道环的两侧；并且南极环位于经度片的一端，北极环位于经度片的另一端；所述赤道环、南极环、北极环同轴；沿所述赤道环的轴向，所述南极环的投影位于赤道环的投影内部；所述北极环的投影位于南极环的投影内部；所述经度片的投影从北极环的投影延伸至赤道环；所述非金属防爆球的材料包括基材、碳纤维、选择性含有的炭黑、选择性含有的碳纳米管、抗氧剂；所述基材为尼龙6、尼龙66、聚苯硫醚、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种；所述碳纤维为短切碳纤维；所述炭黑为纳米导电炭黑；所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配；以所述基材的含量为基准，所述碳纤维的含量为9-43wt％，所述炭黑的含量为0-19.6wt％，所述碳纳米管的含量为0-19.6wt％，所述抗氧剂的含量为0.5-0.8wt％。

为避免在片与片之间的相交处形成积油，现有技术中的各种非金属防爆球通常将片与片之间形成的角落开孔或镂空，然而，该结构的非金属防爆球在制作时非常困难，需从多个方向开模方可。由此导致非金属防爆球的制作工艺复杂，并且效率低。本发明提供的非金属防爆球沿赤道环的轴向开模即可一次成型，制作工艺简单，大大提高了生产效率。

同时，该非金属防爆球重量轻，体积占用比小。

为保证非金属防爆球在赤道环的轴向上具有足够的强度，使其在使用时不出现坍塌等问题，优选情况下，所述经度片具有多个，所述多个经度片在所述赤道环的轴线处相交。

另一方面，优选情况下，所述北极环内壁上还固定有支撑片。此时可在赤道环径向上保证非金属防爆球的北极环具有足够的强度。由于沿所述赤道环的轴向，所述北极环的投影位于南极环的投影内部，而上述支撑片位于北极环内部，所以北极环的设置不会影响本发明提供的非金属防爆球的一次成型工艺，保证了非金属防爆球的加工便利性和生产效率。

对于上述支撑片，其具体结构没有特殊限制。优选情况下，为减少支撑片与北极环相交处的积油，所述支撑片呈“+”形。支撑片的四个端部延伸至北极环的内壁并固定。

上述支撑片设置方式可以有多种，为便于加工，优选情况下，所述支撑片所在平面与所述赤道环的轴线垂直。

为进一步提高非金属防爆球的强度，优选情况下，所述非金属防爆球还包括第一加强片；所述第一加强片设置于北极环和赤道环之间的经度片上，并且沿所述赤道环的轴向，所述第一加强片的投影位于南极环和赤道环的投影之间。

上述第一加强片沿赤道环轴向的投影与北极环和赤道环的投影相分离，可保证该非金属防爆球可顺利一次成型。同时，该第一加强片可对经度片进行有效的支撑。

对于上述第一加强片，其具体结构可以采用各种形式，本发明中没有特殊限制。优选情况下，所述第一加强片为闭合环状。为便于更好的保证加强效果，利于后续加工，更优选所述第一加强片与所述赤道环的轴线平行。

根据本发明，为更进一步提高非金属防爆球的强度，优选情况下，所述非金属防爆球还包括第二加强片。

与第一加强片类似的，第二加强片设置于南极环和赤道环之间的经度片上，并且沿所述赤道环的轴向，所述第二加强片的投影位于南极环和第一加强片的投影之间。

同样，第二加强片的形状可采用现有的各种形状，优选情况下，所述第二加强片为闭合环状，所述第二加强片与所述赤道环的轴线平行。

对于上述第一加强片和第二加强片，沿所述赤道环的轴向，所述第二加强片的投影位于第一加强片的投影内部。可以理解的，上述第一加强片和第二加强片沿所述赤道环的轴向的投影位置可互换，如第一加强片的投影位于第二加强片的投影内部。

本发明中，为进一步提高非金属防爆球的稳定性和强度，优选情况下，所述第二加强片和南极环外壁之间设置有连接片，所述连接片所在平面与所述赤道环的轴线垂直。

根据本发明，所述非金属防爆球还包括第三加强片；所述第三加强片沿所述赤道环的轴向设置于赤道环上，并且所述第三加强片的一端连接至第一加强片，第三加强片的另一端连接至第二加强片；沿所述赤道环的轴向，所述第三加强片的投影从第二加强片延伸至赤道环；所述第三加强片所在平面平分与第三加强片相邻的两个经度片所形成的夹角。

上述第三加强片对进一步提高非金属防爆球的强度非常有利。

所述非金属防爆球的材料包括基材、碳纤维、选择性含有的炭黑、选择性含有的碳纳米管、抗氧剂；所述基材为尼龙6、尼龙66、聚苯硫醚、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种；所述碳纤维为短切碳纤维；所述炭黑为纳米导电炭黑；所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配；以所述基材的含量为基准，所述碳纤维的含量为9-43wt％，所述炭黑的含量为0-19.6wt％，所述碳纳米管的含量为0-19.6wt％，所述抗氧剂的含量为0.5-0.8wt％

所述碳纤维为短切碳纤维；优选：长度为3mm-6mm，直径为6-8μm，含碳量≥93％，比电阻为1.6×10^-3Ω.cm；碳纤维是应用于塑料导电改性的常用纤维之一。碳纤维的加入还可以提高基体材料的力学性能，当基体材料收到外力冲击时，纤维粒子在材料内部可以产生大量的微变形，从而在吸收能量的同时可以较好地传递产生的应力，使基体产生屈服形变消耗部分冲击能量，可对基体材料起到增强与增韧的作用。

所述炭黑为纳米导电炭黑；优选颗粒直径为40-50nm，DBP吸附值为204×10^-5m³/kg，CTAB吸附比表面积为363×10³m²/kg，PH＝7.8；炭黑是最常用的导电填料之一，而纳米炭黑粒子较小，即炭黑粒子之间相互接触的几率较大且粒子间间距小，导电性较常规炭黑要好。

所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配，二者的重量比优选为1.5-2：1，优选四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)复配。

所述的碳纳米管优选粒径10-30nm，长度10-50μm，电阻率10-10^-3Ω.cm；碳纳米管具有独特的结构，多种导电机理，具有导电性可调，较少的填充量便可以形成导电网链，是目前高分子材料导电改性的热点。

本发明中的非金属防爆球，与现有金属铝合金防爆材料相比，具有寿命长，无需更换，在易燃易爆化学品中的稳定性更高，无碎屑残渣，力学性能稳定性更高，无塌陷等现象，拆卸简单方便等优点。

本发明的一种非金属防爆球的特点是：球体的结构保证了类似蜂窝状的高孔隙结构，可有效阻止浪涌现象，具有较好的防爆性能，单位体积的填装密度在50-60kg/m³范围内，填装90％左右占容器的体积的5％左右。本发明在标准条件下进行防爆性能测试，可将丙烷空气混合气体的压力控制到不大于0.14MPa(爆炸压力极限为0.814MPa)。

本发明的特殊结构和良好的导电性能能防止车辆油箱、油罐内由于燃料的流动、冲击等因素而产生的静电，避免因静电引发的燃爆事故。下面结合图1-图6对本发明优选实施方式中提供的非金属防爆球的结构进行进一步说明。

参见图1-图6，该非金属防爆球包括赤道环1、两个经度片2、北极环31、支撑片32、南极环41、连接片42、第一加强片5、第二加强片6和4个第三加强片7。

具体的，赤道环1为圆环状，其内部为空心结构。赤道环1水平设置。赤道环1的圆心即为非金属防爆球的球心。

两个经度片2垂直相交。垂直相交的两个经度片2设置于赤道环1上，并且两个经度片2的交线与赤道环1的轴线重合。

经度片2的顶端设置有北极环31。经度片2的底端设置有南极环41。北极环31、南极环41、赤道环1三者的轴线共线。

支撑片32大体呈“+”形。支撑片32的四个独立的端部连接至北极环31的内壁上。支撑片32沿水平面设置。

第一加强片5呈矩形环状。第一加强片5设置于两个经度片2上，并且第一加强片5位于北极环31和赤道环1之间。第一加强片5的轴线与赤道环1的轴线共线。

第二加强片6呈矩形环状。第二加强片6设置于两个经度片2上，并且第二加强片6位于南极环41和赤道环1之间。第二加强片6的轴线与赤道环1的轴线共线。

连接片42设置于第二加强片6和南极环41之间。

第三加强片7设置于赤道环1上，并且第三加强片7所在平面过赤道环1的轴线。即，第三加强片7与赤道环1垂直。4个第三加强片7的一端分别设置于矩形环状第一加强片5的顶角上，另一端分别设置于矩形环状第二加强片6的顶角上。并且，第三加强片7所在平面平分与第三加强片7相邻的两个经度片2所形成的夹角。

同时，沿赤道环1轴向，赤道环1的投影为圆环状。

第一加强片5投影为矩形，第一加强片5投影位于赤道环1投影内。

同样，第二加强片6投影也为矩形，第二加强片6投影位于第一加强片5投影内。

南极环41投影为圆形，位于第二加强片6投影内。由于连接片42设置于第二加强片6和南极环41之间，所以，连接片42投影位于第二加强片6投影与南极环41投影之间。

北极环31投影为圆形，位于南极环41投影内。支撑片32位于北极环31内部，所以，支撑片32投影位于北极环31投影内。

两个经度片2和四个第三加强片7均沿赤道环1轴向延伸。沿赤道环1轴向，经度片2投影两端分别连接至赤道环1投影最外边缘和北极环31投影。第三加强片7投影两端分别连接至赤道环1投影最外边缘和第二加强片6矩形投影的顶角处。

本发明提供的非金属防爆材料可一次开模成型，加工方便，效率高。同时，上述非金属防爆材料重量轻，体积占用比小于5％，并且其强度高，压缩1/3强度为136.2kg。即，该非金属防爆材料在保证高强度的同时，重量非常轻，加工方便，效率高。

图1-图6所示的非金属防爆球通过塑料加工模具注塑而成。具体原料信息如下：

碳纤维：聚丙烯腈型，长度6mm，直径6.5μm，拉伸强度≥3.0Gpa，密度1.76g/cm³，伸长率≥1.5％，比电阻1.6Ω·cm，辽宁安科活性碳纤维应用技术开发公司。

炭黑：纳米导电炭黑，颗粒直径为40nm，DBP吸附值为230×10-5m3/kg，CTAB吸附比表面积为370×103m²/kg，PH＝8，中橡集团炭黑工业研究设计院。

碳纳米管：粒径40-50nm，长度20-50μm，电阻率10-10-3Ω.cm，深圳纳米港。

尼龙66：型号EPR27，拉伸强度为55MPa，弯曲强度为71.8MPa，缺口冲击强度为9.1kJ/m²，中国平煤神马集团。

尼龙6：型号CM1017，拉伸强度为80.4MPa，弯曲强度为108MPa，缺口冲击强度31kJ/m²，体积电阻率为10¹⁴-10¹⁵Ω.cm，日本东丽。

聚苯硫醚：拉伸强度为130MPa，弯曲强度为207MPa，缺口冲击强度为7kJ/m²，日本宝里。

聚丙烯：拉伸强度24MPa，弯曲强度为50MPa，缺口冲击强度为2.5kJ/m²，燕山石化公司。

实施例1

按照上述重量百分比称量各组分，将0.2重量份抗氧剂168、0.4重量份抗氧剂1010与100重量份尼龙6母粒于高速混合机混合2分钟，然后将其与43重量份碳纤维一起放入双螺杆挤出机中造粒，双螺杆选用南京杰恩特机电有限公司生产的SHF-30型。螺杆机转速400转/分，挤出机各段温度控制为：料筒温度为一区235℃，二区230℃，三区240℃，四区245℃，五区250℃，机头260℃。

实施例2

按照上述重量百分比称量各组分，将0.1重量份抗氧剂168、0.2重量份抗氧剂1010与100重量份尼龙6母粒于高速混合机混合2分钟，然后将其与9重量份碳纤维一起放入双螺杆挤出机中造粒，双螺杆选用南京杰恩特机电有限公司生产的SHF-30型。螺杆机转速400转/分，挤出机各段温度控制为：料筒温度为一区235℃，二区230℃，三区240℃，四区245℃，五区250℃，机头260℃。

实施例3

按照上述重量百分比称量各组分，将0.2重量份抗氧剂168、0.3重量份抗氧剂1010、19.6重量份炭黑与100重量份尼龙66母粒于高速混合机混合3分钟，然后将其与13.4重量份碳纤维一起放入双螺杆挤出机中造粒，碳纤维由挤出机的副加料口加入。双螺杆选用南京杰恩特机电有限公司生产的SHF-30型。螺杆机转速450转/分，挤出机各段温度控制为：料筒温度为一区240℃，二区245℃，三区260℃，四区265℃，五区265℃，机头265℃。

实施例4

按照上述重量百分比称量各组分，将0.2重量份抗氧剂1010、0.1重量份抗氧剂168、19.6重量份碳纳米管与100重量份尼龙66母粒于高速混合机混合3分钟，然后将其与10重量份碳纤维一起放入双螺杆挤出机中造粒，碳纤维由挤出机的副加料口加入。双螺杆选用南京杰恩特机电有限公司生产的SHF-30型。螺杆机转速450转/分，挤出机各段温度控制为：料筒温度为一区240℃，二区245℃，三区260℃，四区265℃，五区265℃，机头265℃。

实施例5

按照上述重量百分比称量各组分，将0.2重量份抗氧剂168、0.3重量份抗氧剂1010、19.6重量份炭黑、5重量份碳纳米管与100重量份尼龙66母粒于高速混合机混合3分钟，然后将其与9重量份碳纤维一起放入双螺杆挤出机中造粒，碳纤维由挤出机的副加料口加入。双螺杆选用南京杰恩特机电有限公司生产的SHF-30型。螺杆机转速450转/分，挤出机各段温度控制为：料筒温度为一区240℃，二区245℃，三区260℃，四区265℃，五区265℃，机头265℃。

实施例6

按照上述重量百分比称量各组分，将0.24重量份抗氧剂168、0.36重量份抗氧剂1010、12.3重量份碳纳米管与100重量份聚苯硫醚母粒于高速混合机混合3分钟，然后将其与9.8重量份碳纤维一起放入双螺杆挤出机中造粒，碳纤维由挤出机的副加料口加入。双螺杆选用南京杰恩特机电有限公司生产的SHF-30型。螺杆机转速500转/分，挤出机各段温度控制为：料筒温度为一区285℃，二区285℃，三区290℃，四区295℃，五区300℃，机头305℃。

实施例7

按照上述重量百分比称量各组分，将0.15重量份抗氧剂168、0.3重量份抗氧剂1010与100重量份PP母粒于高速混合机混合2分钟，然后将其与19.2重量份碳纤维一起放入双螺杆挤出机中造粒，碳纤维由挤出机的副加料口加入。双螺杆选用南京杰恩特机电有限公司生产的SHF-30型。螺杆机转速350转/分，挤出机各段温度控制为：料筒温度为一区170℃，二区170℃，三区175℃，四区180℃，五区185℃，机头185℃。

实施例8

按照上述重量百分比称量各组分，将0.22重量份抗氧剂168、0.34重量份抗氧剂1010、1.1重量份碳纳米管与100重量份PP母粒于高速混合机混合3分钟，然后将其与11.3重量份碳纤维一起放入双螺杆挤出机中造粒，碳纤维由挤出机的副加料口加入。双螺杆选用南京杰恩特机电有限公司生产的SHF-30型。螺杆机转速450转/分，挤出机各段温度控制为：料筒温度为一区170℃，二区170℃，三区175℃，四区180℃，五区185℃，机头185℃。

实施例1-8中材料性能测试结果列于表1：

表1

由表1测试结果表明，实施例1-8制备出的复合材料在改善基体的力学性能的基础上，明显具备了具有抗静电特性，性能指标满足美军标MIL-prf-87260b对阻隔防爆材料的抗静电要求，符合制备非金属防爆球的要求。

将实施例1-8中制备的各种材料母粒采用注塑机加工成为本发明提供的非金属防爆球的结构，并将所加工的非金属防爆球填充于防爆性能测试装置(符合标准AQ3001-2005)进行防爆性能测试。

首先进行测试未填装非金属防爆球时测试装置中丙烷气体(丙烷空气混合气体爆炸极限为2.1％-9.5％优选浓度为4.5％)的燃爆增压值为164.04kPa，防爆效果采用下式进行计算：

$\mathrm{\λ}=\frac{\mathrm{\Δ}{p}^{\′}-\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\Δ}{p}^{\′}}\×100\%$

式中：

Δp′代表未填装防爆材料时燃爆增压值，kPa；

Δp代表填装防爆材料后的燃爆增压值，kPa；

λ代表防爆效果，％。

得到各材料加工的非金属防爆球的防爆性能如表2所示：

表2

由表2非金属防爆性能测试结果表明，实施例1-8均具有优异的防爆效果，防爆性能均在90％以上，性能指标明显高于现有的金属合金类防爆材料，并且具有更高的综合性能，表明本发明的一种非金属防爆球将是现有防爆材料的良好替代品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非金属防爆球，其特征在于，包括赤道环、经度片、南极环和北极环；

所述赤道环和经度片垂直设置；所述南极环和北极环分别位于赤道环的两侧；并且南极环位于经度片的一端，北极环位于经度片的另一端；

所述赤道环、南极环、北极环同轴；

沿所述赤道环的轴向，所述南极环的投影位于赤道环的投影内部；所述北极环的投影位于南极环的投影内部；所述经度片的投影从北极环的投影延伸至赤道环；

所述非金属防爆球的材料包括基材、碳纤维、选择性含有的炭黑、选择性含有的碳纳米管、抗氧剂；所述基材为尼龙6、尼龙66、聚苯硫醚、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种；所述碳纤维为短切碳纤维；所述炭黑为纳米导电炭黑；所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配；

以所述基材的含量为基准，所述碳纤维的含量为9-43wt％，所述炭黑的含量为0-19.6wt％，所述碳纳米管的含量为0-19.6wt％，所述抗氧剂的含量为0.5-0.8wt％。

2.根据权利要求1所述的非金属防爆球，其特征在于，所述经度片具有多个，所述多个经度片在所述赤道环的轴线处相交。

3.根据权利要求2所述的非金属防爆球，其特征在于，所述北极环内壁上还固定有支撑片。

4.根据权利要求3所述的非金属防爆球，其特征在于，所述支撑片呈“+”形，所述支撑片所在平面与所述赤道环的轴线垂直。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的非金属防爆球，其特征在于，所述非金属防爆球还包括第一加强片；

所述第一加强片设置于北极环和赤道环之间的经度片上，并且沿所述赤道环的轴向，所述第一加强片的投影位于南极环和赤道环的投影之间。

6.根据权利要求5所述的非金属防爆球，其特征在于，所述第一加强片为闭合环状；并且所述第一加强片与所述赤道环的轴线平行。

7.根据权利要求6所述的非金属防爆球，其特征在于，所述非金属防爆球还包括第二加强片；

所述第二加强片设置于南极环和赤道环之间的经度片上，并且沿所述赤道环的轴向，所述第二加强片的投影位于南极环和第一加强片的投影之间。

8.根据权利要求7所述的非金属防爆球，其特征在于，所述第二加强片为闭合环状，所述第二加强片与所述赤道环的轴线平行；

所述第二加强片和南极环外壁之间设置有连接片，所述连接片所在平面与所述赤道环的轴线垂直。

9.根据权利要求7或8所述的非金属防爆球，其特征在于，所述非金属防爆球还包括第三加强片；

所述第三加强片沿所述赤道环的轴向设置于赤道环上，并且所述第三加强片的一端连接至第一加强片，第三加强片的另一端连接至第二加强片；

沿所述赤道环的轴向，所述第三加强片的投影从第二加强片延伸至赤道环；

所述第三加强片所在平面平分与第三加强片相邻的两个经度片所形成的夹角。

10.根据权利要求1-4、6-8中任意一项所述的非金属防爆球，其特征在于，所述多元受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1.5-2：1。