CN108301217B - 一种有机硅布热合管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机硅布热合管，该有机硅布热合管包括尼龙布以及涂布在尼龙布上的涂布层，所述涂布层以质量份计，包括硅油70‑120份、填料30‑60份、交联剂20‑40份、钛的化合物10‑20份以及碳纤维5‑15份。本发明还公开了上述有机硅布热合管热合工艺：将厚度h为0.1‑0.5mm的有机硅布边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙d介于1.1h～1.3h之间，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却。本发明制备的有机硅布管具有耐腐蚀性强、结合力高，提高了使用寿命，广泛应用于日常生活和工艺生产。

Description

一种有机硅布热合管及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种管，尤其涉及有机硅布热合管以及制备方法。
背景技术
在工业以及日常生活中，管作为水、油的液体的供给系统具有重要的作用，然而现有多数管内壁与流体的阻力均较大，容易发生管路积垢、长青苔和堵塞等现象。更为重要的是滋生细菌。而有机硅布热合管具有良好的力学性能以及优异的防腐蚀性能，其广泛应用与消防、农用、鱼塘抽淤、通风管道以及软接头。
现有技术中的有机硅布热合管的材质通常为PVC、PE等，制备方法采用织管作为主体涂布或者利用热合等方式。对于织管涂布方式所形成的有机硅布管为两层结构，涂布层与织管之间的结合力不够，且由于实际生产过程中，涂布层也容易出现厚度不均匀的情况，在流体压力较大的时候，有机硅布管表面容易膨胀，容易导致涂布层的拱起、脱落。从而导致使用寿命缩短。为了节约生产成本，一般采用缝隙热合的方式将有机硅布制成管状有机硅布管。缝隙处的涂布层由于密度、厚度的不均匀，导致内外两处的边缘压合不同步，发生边缘的错位，影响热合部位力学性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高强度、使用寿命长的有机硅布热合管。
本发明的另一目的在于，提供一种所述有机硅布热合管的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种有机硅布热合管，包括尼龙布以及涂布在尼龙布上的涂布层，所述涂布层以质量份计，包括硅油70-120份、填料30-60份、交联剂20-40份、钛的化合物10-20份以及碳纤维5-15份。
所述硅油为选自苯基甲基硅油、甲基含氟硅油、或二甲基硅油中的一种多种。
所述填料为选自硅石灰、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种。
所述交联剂为选自2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、过氧化氢二异丙苯、过氧化苯甲酰中的一种或多种。
所述钛的化合物为选自四(正丁氧基)钛、四(叔丁氧基)钛、二(异丙氧基)双(乙酰乙酸乙酯)钛中的一种或多种。
一种涉及上述有机硅布管的制备方法，包括如下步骤：将厚度h为0.1-1.5mm的有机硅布边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙d介于1.1h～1.3h之间，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却。
优选的，有机硅布管移动速率为1.0～10.0m/min；更优选的，有机硅布管移动速率为4.0～7.0m/min。
优选的，加热模块利用气体加热、等离子加热或微波加热；加热的过程中同时对上压轮、下压轮加热；温度控制为250℃～1000℃；更优选的，温度控制为500℃～800℃。
优选的，冷却模块利用气冷方式；冷却速率为200～400℃/s。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明以尼龙布作为骨架，硅油作为主要涂布成分获得了有机硅布管，提高了有机硅布管的耐腐蚀、抗膨胀强度，从而延长了使用寿命。同时，碳纤维是高强度、高模量的新型纤维材料，具有许多优良性能，强度高于钢。轴向强度和模量高，密度低，比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性。耐腐蚀性好，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀。
本发明利用碳纤维分散在有机硅层中，可以增强有机硅布管在高压下的抗膨胀行为并能够较大程度提高其刚性强度。这有利于有机硅管在高压流体下，主体骨架形变减小，减少了涂布层的脱落。热合的原理为：有机硅布的涂布层为硅油为原料的高分子有机化合物，在加热的过程中涂布层成为一种半熔融状态，重叠部位的化合物在压轮的作用发生结构重组结合，在经过冷却固化从而使重叠部位粘结形成牢固的有机硅布管。在热合过程中，控制加热温度、移动速率以及冷却速率，解决了边缘压合不同步、错位的技术问题，此外，保证了重叠部位的粘结性能，从而提高了有机硅布管应用的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例的有机硅布热合管的截面示意图。
具体实施例
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
有机硅布热合管1，包括尼龙布2以及涂布在尼龙布2上的涂布层3，涂布层3以质量份计，苯基甲基硅油70份、硅石灰30份、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷20份、四(正丁氧基)钛10份以及碳纤维5份。
实施例2
有机硅布热合管1，包括尼龙布2以及涂布在尼龙布2上的涂布层3，涂布层3以质量份计，甲基含氟硅油100份、碳酸钙60份、过氧化氢二异丙苯30份、四(叔丁氧基)钛20份以及碳纤维10份。
实施例3
有机硅布热合管1，包括尼龙布2以及涂布在尼龙布2上的涂布层3，涂布层3以质量份计，苯基甲基硅油80份、甲基含氟硅油20份、硫酸钡50份、过氧化苯甲酰40份、二(异丙氧基)双(乙酰乙酸乙酯) 钛20份以及碳纤维15份。
实施例4
有机硅布热合管1，包括尼龙布2以及涂布在尼龙布2上的涂布层3，涂布层3以质量份计，二甲基硅油120份、硫酸钡40份、过氧化氢二异丙苯40份、四(正丁氧基)钛10份、四(叔丁氧基)钛5份以及碳纤维10份。
对比例1
有机硅布热合管1，包括尼龙布2以及涂布在尼龙布2上的涂布层3，涂布层3以质量份计，苯基甲基硅油70份、硅石灰30份、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷20份、四(正丁氧基)钛10份。
对比例2
有机硅布热合管1，包括尼龙布2以及涂布在尼龙布2上的涂布层3，涂布层3以质量份计，甲基含氟硅油120份、硫酸钡40份、过氧化氢二异丙苯40份、四(叔丁氧基)钛15份。
以0.1mol/L的盐酸以及0.1mol/L的氢氧化钠溶液作为腐蚀环境，考察了本发明实施例1～4以及对比例1～2在强酸性或强碱性环境下的耐腐蚀情况。实验结果(表1)以浸泡在上述溶液中表面开始出现脱落、颜色变化的时间(单位为天)进行表征。
表1
Figure BDA0001513992600000031
通过上述实验结果的对比可以看出，涂布层中的碳纤维可以明显提高有机硅布管在强酸性和强碱性环境下的耐腐蚀性，延长有机硅布管的使用寿命。
实施例5
实施例1的有机硅布管制备方法，将厚度h为0.5mm的有机硅布管边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙 d为0.6，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动，移动速率为6.0m/min；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，加热温度为500℃，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却，冷却速率为 200℃/s。
实施例6
实施例1的有机硅布管制备方法，将厚度h为0.5mm的有机硅布管边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙d为0.6，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动，移动速率为.0m/min；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，加热温度为600℃，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却，冷却速率为 300℃/s。
实施例7
实施例1的有机硅布管制备方法，将厚度h为0.5mm的有机硅布管边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙 d为0.6，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动，移动速率为5.0m/min；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，加热温度为800℃，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却，冷却速率为 400℃/s。
实施例8
实施例1的有机硅布管制备方法，将厚度h为0.6mm的有机硅布管边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙 d为0.6，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动，移动速率为5.0m/min；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，加热温度为800℃，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却，冷却速率为 400℃/s。
对比例3
实施例1的有机硅布管制备方法，将厚度h为0.6mm的有机硅布管边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙 d为0.6，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动，移动速率为2.0m/min；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，加热温度为300℃，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却，冷却速率为 100℃/s。
对比例4
实施例1的有机硅布管制备方法，将厚度h为0.6mm的有机硅布管边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙 d为0.6，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动，移动速率为3.0m/min；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，加热温度为400℃，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却，冷却速率为 200℃/s。
对比例5
实施例1的有机硅布管热合工艺，将厚度h为0.6mm的有机硅布管边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙 d为0.6，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动，移动速率为7.0m/min；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，加热温度为900℃，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却，冷却速率为 500℃/s。
对比例6
实施例1的有机硅布管热合工艺，将厚度h为0.5mm的有机硅布管边缘部分重叠形成管；将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙 d为0.6，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动，移动速率为7.0m/min；同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热，加热温度为1000℃，经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却，冷却速率为 500℃/s。
本发明对实施例5～8以及对比例3-6进行了抗膨胀测试以及热合部位的结合力进行了表征。抗膨胀测试是测试有机硅布管热合部位开裂所承受的最大水压以及变形情况。结合力测试是将10cm长的有机硅布管沿着重叠部分对应侧剪开，将剪开侧分别固定在拉伸机上，重叠部分置于中间，开启拉伸机向外拉，测量重叠部分分开时的拉力，用于评价重叠部位之间的结合力。在长度为1米的有机硅布管上，观察热合部位突起或不平区域的个数。实验结果如表2所示。
表2
Figure BDA0001513992600000051
测试结果表明，热合过程中温度过低，热合部位的结合强度小，在承受较小的水压时容易开裂，导致这样的原因为温度过低，热合部位的涂布层之间发生反应不够充分，甚至没有发生反应，仅仅是物理结合；移动速率过快也会导致热合之前，有机硅布管的温度达不到反应温度；在热合之后，冷却固化的时间长短也会导致结合强度的变化。本发明申请人在实际生产过程中付出了大量的创造性劳动，通过优化热合过程中的参数，获得了抗膨胀强度以及结合力高、使用寿命长的有机硅布管，大大提高了有机硅布管的应用范围。
对比例中有机硅布管表面突起或不平区域明显高于本发明所制备的有机硅布管，导致这样的原因为：热合温度高，有机硅布管表面的涂布层形成的熔融态流动性高，冷却的速率过快使得固化的过程出现不同程度的不均。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种有机硅布热合管，包括尼龙布以及涂布在尼龙布上的涂布层，所述涂布层以质量份计，包括硅油 70-120份、填料 30-60份、交联剂 20-40份、钛的化合物 10-20份以及碳纤维 5-15份；
所述硅油为选自苯基甲基硅油、甲基含氟硅油、或二甲基硅油中的一种或多种；
所述填料为选自硅石灰、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种；
所述交联剂为选自2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、过氧化氢二异丙苯、过氧化苯甲酰中的一种或多种；
所述钛的化合物为选自四(正丁氧基)钛、四(叔丁氧基)钛、二(异丙氧基)双(乙酰乙酸乙酯)钛中的一种或多种。
2.一种如权利要求1所述有机硅布热合管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将厚度h为0.1-1.5mm的有机硅布边缘部分重叠形成管；步骤2、将管的一端放置在热合设备的平台上，重叠部分置于热合压轮的中间，通过控制器调节上压轮和下压轮之间的缝隙d介于1.1h～1.3h之间，并开启压轮转动从而带动有机硅布管移动；步骤3：同时利用加热模块对有机硅布管压合部位进行加热；步骤4、经过压合之后利用冷却模块对压合部位进行冷却；所述步骤2中有机硅布管移动速率为1.0～10.0m/min；所述步骤3中，加热温度控制为250～1000℃；所述步骤4中，冷却模块利用气冷方式；冷却速率为200～400℃/s；
所述步骤3中，加热模块利用气体加热、等离子加热或微波加热；
所述步骤3中，同时对上压轮、下压轮加热。
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