CN109764193A - 一种具备高效热防护结构的橡胶油管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备高效热防护结构的橡胶油管，包括内管，所述内管的外部套设有中层管，所述中层管与内管之间形成一个中空腔，在所述中空腔内填充有液体，在所述中层管与内管之间中空区域内还放置有可自由移动的、密闭的弹性气包；本发明还提出一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：预处原料，将SAN树脂、ABS高胶粉、碳酸镁、苏州土、表面改性的碳纤维合体，使用破碎机打碎，通过高压均质机，压力为15‑30Mpa将其研磨成糊状，备用。本发明制备的具备高效热防护结构的橡胶油管散热优良，且环保，污染小。

Description

一种具备高效热防护结构的橡胶油管及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐热管材制备技术领域，尤其涉及一种具备高效热防护结构的橡胶油管及其制备方法。

背景技术

钢厂、电厂等高温环境下使用的液压橡胶油管，橡胶油管具有良好的疲劳韧性、耐磨性，质量轻，耐腐蚀，价格便宜，适应性好，绝缘性好的优点，但是由于橡胶的耐热温度低(一般要低于200℃)，在高温环境(600～1200℃)中极易老化破裂，使管内的液压油流出，压力系统失效，致使油管的综合使用寿命极低(一般在1～2天)，大大提高运行维护成本，降低设备的生产效率，增加了火灾、产品污染等安全和生产方面的隐患。

现有应用技术方法为，在原有橡胶管的表面套上玻璃纤维复合的硅橡胶层，能在一定范围内提高油管的耐高温环境性能，使用寿命可提高至3～5天。但不能很好的解决实际的应用需求，主要原因是没能从传热学基本原理的根本上去解决问题，同时，所选用的材料本身耐热性较好，但隔热性能不佳，被吸收的热量大部分会继续穿过表面的防护层，传到橡胶材料的表面，致使橡胶管的耐温性能没能够显著的提高，已无法满足实际使用环境的要求。因此，从传热学原理出发，设计并制备具有高效热防护结构是提高液压用高压橡胶油管耐高温环境性能的关键技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种具备高效热防护结构的橡胶油管及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具备高效热防护结构的橡胶油管，包括内管，所述内管的外部套设有中层管，所述中层管与内管之间形成一个中空腔，在所述中空腔内填充有液体，在所述中层管与内管之间中空区域内还放置有可自由移动的、密闭的弹性气包，在所述弹性气包的外部包裹有密闭的、由透明材料做成的限流壳，在所述限流壳上周向等距开设有限流孔，在所述限流壳的外壁上还周向等距的安装具有双程记忆效应的记忆金属片，各所述记忆金属片垂直于所述限流壳的外壁，所述中层管通过胶黏剂粘接有高反射金属/织物复合膜，所述高反射金属/织物复合膜的外侧热压有耐磨层。

优选地，所述中空管的通过橡胶软杆固定连接在内管的侧壁上，且橡胶软杆沿内管的侧壁均布。

优选地，所述内管的表面均布有导热块，所述导热块嵌设在内管的表面。

优选地，所述弹性气包的浮力等于弹性气包和限流壳的重力。

本发明还提出一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预处原料，将SAN树脂、ABS高胶粉、碳酸镁、苏州土、表面改性的碳纤维合体，使用破碎机打碎，通过高压均质机，压力为15-30Mpa将其研磨成糊状，备用：

S2：将二分之一的糊状氧化镁和氯化镁混合物加入带搅拌的不锈钢混合罐中，加入粘结剂、乳胶、灰迅速搅拌，混合均匀，然后加入剩余糊状氧化镁和氯化镁混合物，混合均匀即可；

S3：称取60-95份、80目以上的偶氮二异丁酸二甲酯（AIBME）、35-45份的偶氮二异丁腈（AIBN）、1-8份的羟丙基甲基纤维素醚、7-15份的聚丙乙烯纤维和3-6份的可再分散性乳胶粉混合，搅拌机搅拌10-15分钟，得到胶凝材料；

S4：按照0.9：3的压缩比，将S3得到的胶凝材料与200-600kg橡胶混合，并加热形成液体状；将得到的液体加入耐热改性剂和防风化剂混合均匀；搅拌20-35分钟，得到混合材料，然后按照混合材料重量的60-80%将水均匀喷洒于混合材料表面，将混合均匀的混合物制成管状后，管道内外侧涂抹不锈钢纤维纱，即得内管；

S4：制备夹层管，在S4制备出的内管的外侧套设中层管，并在内管与中层管的之间胶合橡胶软杆，然后在内管与中层管之间的中空腔内填充满液体；

S5：制备散热元件，在充满气体的弹性气包的外部包裹限流壳，在限流壳的外侧等间距开设限流孔，将事先准备好的具有双程记忆效应的记忆金属片等距固定在限流壳的侧壁上；

S6：组装管件，将S5制备的散热元件放置到S2制备的夹层管中，并每隔1-5米进行胶封；

S7：在S4制备的管件表面通过胶黏剂粘接有高反射金属/织物复合膜，并在高反射金属/织物复合膜的外侧热压有耐磨层。

优选地，所述S1中氯化镁使用前用水溶解成料浆，具体为：无水氯化镁和水按照1:1的比例进行溶解，或者无水氧化镁和水按照1:3的比例进行溶解，溶解搅拌后达到27度—28度后使用。

优选地，将S3得到的胶凝材料与400kg橡胶混合，并加热形成液体状；将得到的液体加入耐热改性剂和防风化剂混合均匀；搅拌27分钟，得到混合材料，然后按照混合材料重量的65%将水均匀喷洒于混合材料表面。

本发明具有以下有益效果：

1、通过限流壳上的部分记忆金属片升温达到临界温度时，这部分的记忆金属片率先形变并转化成高温相形状，在形变时记忆金属片拨动液体并带动限流壳移动；当高温相的记忆金属片移动至低温区时再次形变并转化成低温相形状，并再次推动限流壳移动；内管内热量用以对限流壳做功，有效将大部分热能消耗，进行初步散热；

2、通过向乳化剂中添加羧甲基纤维素钠、碳酸镁、苏州土，给乳化剂中提供大量的固体颗粒，提高了管材的导热效率，有利于管材的热传递；

3、本发明制备方法工艺简单、反应条件温和、转化率高；本发明的偶氮二异丁酸二甲酯（AIBME）和偶氮二异丁腈（AIBN）有环保特性。

附图说明

图1为本发明提出的一种具备高效热防护结构的橡胶油管的结构示意图；

图2为图1中的A处结构放大示意图。

图中：1耐磨层、2高反射金属/织物复合膜、3中层管、4橡胶软杆、5内管、6导热块、7限流管、8限流孔、9弹性气包、10记忆金属片、11液体。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1-2，一种具备高效热防护结构的橡胶油管，包括内管5，所述内管5的外部套设有中层管3，所述中层管3与内管5之间形成一个中空腔，所述中空管3的通过橡胶软杆4固定连接在内管5的侧壁上，且橡胶软杆4沿内管5的侧壁均布，所述内管5的表面均布有导热块6，所述导热块6嵌设在内管5的表面。

在所述中空腔内填充有液体11，在所述中层管3与内管5之间中空区域内还放置有可自由移动的、密闭的弹性气包9，在所述弹性气包9的外部包裹有密闭的、由透明材料做成的限流壳7，在所述限流壳7上周向等距开设有限流孔8，所述弹性气包9的浮力等于弹性气包9和限流壳7的重力。

在所述限流壳7的外壁上还周向等距的安装具有双程记忆效应的记忆金属片10，各所述记忆金属片10垂直于所述限流壳7的外壁，所述中层管3通过胶黏剂粘接有高反射金属/织物复合膜2，所述高反射金属/织物复合膜2的外侧热压有耐磨层1。

本发明中，当限流壳7上的部分记忆金属片10升温达到临界温度时，这部分的记忆金属片10率先形变并转化成高温相形状，在形变时记忆金属片10拨动液体11并带动限流壳7移动；当高温相的记忆金属片10移动至低温区时再次形变并转化成低温相形状，并再次推动限流壳7移动；内管5内热量用以对限流壳7做功，有效将大部分热能消耗，进行初步散热。

实施例1

本发明还提出一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预处原料，将SAN树脂、ABS高胶粉、碳酸镁、苏州土、表面改性的碳纤维合体，使用破碎机打碎，通过高压均质机，压力为15-30Mpa将其研磨成糊状，备用：

S2：将二分之一的糊状氧化镁和氯化镁混合物加入带搅拌的不锈钢混合罐中，加入粘结剂、乳胶、灰迅速搅拌，混合均匀，然后加入剩余糊状氧化镁和氯化镁混合物，混合均匀即可；

S3：称取60份、80目以上的偶氮二异丁酸二甲酯（AIBME）、35份的偶氮二异丁腈（AIBN）、1份的羟丙基甲基纤维素醚、7份的聚丙乙烯纤维和3份的可再分散性乳胶粉混合，搅拌机搅拌10-15分钟，得到胶凝材料；

S4：按照0.9：3的压缩比，将S3得到的胶凝材料与200kg橡胶混合，并加热形成液体状；将得到的液体加入耐热改性剂和防风化剂混合均匀；搅拌20分钟，得到混合材料，然后按照混合材料重量的60%将水均匀喷洒于混合材料表面，将混合均匀的混合物制成管状后，管道内外侧涂抹不锈钢纤维纱，即得内管5；

S4：制备夹层管，在S4制备出的内管5的外侧套设中层管3，并在内管5与中层管3的之间胶合橡胶软杆4，然后在内管5与中层管3之间的中空腔内填充满液体11；

S5：制备散热元件，在充满气体的弹性气包9的外部包裹限流壳7，在限流壳7的外侧等间距开设限流孔8，将事先准备好的具有双程记忆效应的记忆金属片10等距固定在限流壳7的侧壁上；

S6：组装管件，将S5制备的散热元件放置到S2制备的夹层管中，并每隔1米进行胶封；

S7：在S4制备的管件表面通过胶黏剂粘接有高反射金属/织物复合膜2，并在高反射金属/织物复合膜2的外侧热压有耐磨层1。

实施例2

本发明还提出一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预处原料，将SAN树脂、ABS高胶粉、碳酸镁、苏州土、表面改性的碳纤维合体，使用破碎机打碎，通过高压均质机，压力为15-30Mpa将其研磨成糊状，备用：

S2：将二分之一的糊状氧化镁和氯化镁混合物加入带搅拌的不锈钢混合罐中，加入粘结剂、乳胶、灰迅速搅拌，混合均匀，然后加入剩余糊状氧化镁和氯化镁混合物，混合均匀即可；

S3：称取60份、80目以上的偶氮二异丁酸二甲酯（AIBME）、38份的偶氮二异丁腈（AIBN）、5份的羟丙基甲基纤维素醚、10份的聚丙乙烯纤维和5份的可再分散性乳胶粉混合，搅拌机搅拌13分钟，得到胶凝材料；

S4：按照0.9：3的压缩比，将S3得到的胶凝材料与350kg橡胶混合，并加热形成液体状；将得到的液体加入耐热改性剂和防风化剂混合均匀；搅拌27分钟，得到混合材料，然后按照混合材料重量的70%将水均匀喷洒于混合材料表面，将混合均匀的混合物制成管状后，管道内外侧涂抹不锈钢纤维纱，即得内管5；

S4：制备夹层管，在S4制备出的内管5的外侧套设中层管3，并在内管5与中层管3的之间胶合橡胶软杆4，然后在内管5与中层管3之间的中空腔内填充满液体11；

S5：制备散热元件，在充满气体的弹性气包9的外部包裹限流壳7，在限流壳7的外侧等间距开设限流孔8，将事先准备好的具有双程记忆效应的记忆金属片10等距固定在限流壳7的侧壁上；

S6：组装管件，将S5制备的散热元件放置到S2制备的夹层管中，并每隔3米进行胶封；

S7：在S4制备的管件表面通过胶黏剂粘接有高反射金属/织物复合膜2，并在高反射金属/织物复合膜2的外侧热压有耐磨层1。

实施例3

本发明还提出一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预处原料，将SAN树脂、ABS高胶粉、碳酸镁、苏州土、表面改性的碳纤维合体，使用破碎机打碎，通过高压均质机，压力为30Mpa将其研磨成糊状，备用：

S2：将二分之一的糊状氧化镁和氯化镁混合物加入带搅拌的不锈钢混合罐中，加入粘结剂、乳胶、灰迅速搅拌，混合均匀，然后加入剩余糊状氧化镁和氯化镁混合物，混合均匀即可；

S3：称取95份、80目以上的偶氮二异丁酸二甲酯（AIBME）、45份的偶氮二异丁腈（AIBN）、8份的羟丙基甲基纤维素醚、15份的聚丙乙烯纤维和6份的可再分散性乳胶粉混合，搅拌机搅拌15分钟，得到胶凝材料；

S4：按照0.9：3的压缩比，将S3得到的胶凝材料与600kg橡胶混合，并加热形成液体状；将得到的液体加入耐热改性剂和防风化剂混合均匀；搅拌35分钟，得到混合材料，然后按照混合材料重量的80%将水均匀喷洒于混合材料表面，将混合均匀的混合物制成管状后，管道内外侧涂抹不锈钢纤维纱，即得内管5；

S4：制备夹层管，在S4制备出的内管5的外侧套设中层管3，并在内管5与中层管3的之间胶合橡胶软杆4，然后在内管5与中层管3之间的中空腔内填充满液体11；

S5：制备散热元件，在充满气体的弹性气包9的外部包裹限流壳7，在限流壳7的外侧等间距开设限流孔8，将事先准备好的具有双程记忆效应的记忆金属片10等距固定在限流壳7的侧壁上；

S6：组装管件，将S5制备的散热元件放置到S2制备的夹层管中，并每隔5米进行胶封；

S7：在S4制备的管件表面通过胶黏剂粘接有高反射金属/织物复合膜2，并在高反射金属/织物复合膜2的外侧热压有耐磨层1。

本发明中，通过向乳化剂中添加羧甲基纤维素钠、碳酸镁、苏州土，给乳化剂中提供大量的固体颗粒，提高了管材的导热效率，有利于管材的热传递；本发明制备方法工艺简单、反应条件温和、转化率高；本发明的偶氮二异丁酸二甲酯（AIBME）和偶氮二异丁腈（AIBN）有环保特性。

为了检验本发明中乳化剂的效果，将本发明生产的高效热防护结构的橡胶油管与市面上普通的油管作为实验组用剂，选取40立方米的房间，随机平均分成二组，第一组在房间放置20根高效热防护结构的橡胶油管（将房间温度控制在1000℃）、第二组放入20根普通油管（将20千克乳化剂均匀涂抹在墙面上并喷涂碱液），实验天数为60天。

	60天后管道表面起泡处	60天后管道是否开裂	60天后管道开裂处	管道起泡/开裂的时间
					实施例1	12处	是	8	45/50天
实施例2	5处	否	0	55/＞60天
					实施例3	14处	否	0	56/＞60天
普通管道	20处	是	15	20/21天

由上述实验数据可知，本方案高效热防护结构的橡胶油管的抗起泡和抗裂能力明显高于市面上普通管道的水平，采用实施例2的高效热防护结构的橡胶油管的起泡和开裂所需时间大大延迟，具有良好的应用前景。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具备高效热防护结构的橡胶油管，包括内管（5），其特征在于，所述内管（5）的外部套设有中层管（3），所述中层管（3）与内管（5）之间形成一个中空腔，在所述中空腔内填充有液体（11），在所述中层管（3）与内管（5）之间中空区域内还放置有可自由移动的、密闭的弹性气包（9），在所述弹性气包（9）的外部包裹有密闭的、由透明材料做成的限流壳（7），在所述限流壳（7）上周向等距开设有限流孔（8），在所述限流壳（7）的外壁上还周向等距的安装具有双程记忆效应的记忆金属片（10），各所述记忆金属片（10）垂直于所述限流壳（7）的外壁，所述中层管（3）通过胶黏剂粘接有高反射金属/织物复合膜（2），所述高反射金属/织物复合膜（2）的外侧热压有耐磨层（1）。

2.根据权利要求1所述的一种具备高效热防护结构的橡胶油管，其特征在于，所述中空管（3）的通过橡胶软杆（4）固定连接在内管（5）的侧壁上，且橡胶软杆（4）沿内管（5）的侧壁均布。

3.根据权利要求1所述的一种具备高效热防护结构的橡胶油管，其特征在于，所述内管（5）的表面均布有导热块（6），所述导热块（6）嵌设在内管（5）的表面。

4.根据权利要求1所述的一种具备高效热防护结构的橡胶油管及其制备方法，其特征在于，所述弹性气包（9）的浮力等于弹性气包（9）和限流壳（7）的重力。

5.一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预处原料，将SAN树脂、ABS高胶粉、碳酸镁、苏州土、表面改性的碳纤维合体，使用破碎机打碎，通过高压均质机，压力为15-30Mpa将其研磨成糊状，备用：

S2：将二分之一的糊状氧化镁和氯化镁混合物加入带搅拌的不锈钢混合罐中，加入粘结剂、乳胶、灰迅速搅拌，混合均匀，然后加入剩余糊状氧化镁和氯化镁混合物，混合均匀即可；

S3：称取60-95份、80目以上的偶氮二异丁酸二甲酯（AIBME）、35-45份的偶氮二异丁腈（AIBN）、1-8份的羟丙基甲基纤维素醚、7-15份的聚丙乙烯纤维和3-6份的可再分散性乳胶粉混合，搅拌机搅拌10-15分钟，得到胶凝材料；

S4：按照0.9：3的压缩比，将S3得到的胶凝材料与200-600kg橡胶混合，并加热形成液体状；将得到的液体加入耐热改性剂和防风化剂混合均匀；搅拌20-35分钟，得到混合材料，然后按照混合材料重量的60-80%将水均匀喷洒于混合材料表面，将混合均匀的混合物制成管状后，管道内外侧涂抹不锈钢纤维纱，即得内管（5）；

S4：制备夹层管，在S4制备出的内管（5）的外侧套设中层管（3），并在内管（5）与中层管（3）的之间胶合橡胶软杆（4），然后在内管（5）与中层管（3）之间的中空腔内填充满液体（11）；

S5：制备散热元件，在充满气体的弹性气包（9）的外部包裹限流壳（7），在限流壳（7）的外侧等间距开设限流孔（8），将事先准备好的具有双程记忆效应的记忆金属片（10）等距固定在限流壳（7）的侧壁上；

S6：组装管件，将S5制备的散热元件放置到S2制备的夹层管中，并每隔1-5米进行胶封；

S7：在S4制备的管件表面通过胶黏剂粘接有高反射金属/织物复合膜（2），并在高反射金属/织物复合膜（2）的外侧热压有耐磨层（1）。

6.根据权利要求5所述的一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于，所述S1中氯化镁使用前用水溶解成料浆，具体为：无水氯化镁和水按照1:1的比例进行溶解，或者无水氧化镁和水按照1:3的比例进行溶解，溶解搅拌后达到27度—28度后使用。

7.根据权利要求5所述的一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于，将S3得到的胶凝材料与400kg橡胶混合，并加热形成液体状；将得到的液体加入耐热改性剂和防风化剂混合均匀；搅拌27分钟，得到混合材料，然后按照混合材料重量的65%将水均匀喷洒于混合材料表面。