CN111732770B - 一种橡胶软管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种橡胶软管及其制造方法，涉及橡胶管道技术领域，包括增强层，设置于所述增强层内侧的内衬层，以及设置于所述增强层外侧的防护层；其中所述内衬层以及所述防护层均由按重量份数计的以下组分制成：丁腈橡胶60～80份、聚氨酯弹性体20～40份、液体丁腈橡胶10～20份、白炭黑5～30份、氧化锌3～10份、硬脂酸0.5～2份、间苯二酚2～10份、粘合剂2～6份、促进剂DM0.5～2份、促进剂CZ0.5～2份、硫磺0.8～2.5份。本申请提供的橡胶软管，以增强层作为管坯，在增强层的两侧分别设置内衬层与防护层，来提高橡胶软管的耐磨性能，延长其使用寿命。

Description

一种橡胶软管及其制造方法
技术领域
本发明涉及橡胶管道技术领域，具体而言，涉及一种橡胶软管及其制造方法。
背景技术
橡胶软管适用于远程输送、森林救火、煤矿、石油、化工等行业的输送工程，这些应用场所的操作现场地面不平，目前的橡胶软管耐磨性较差，在这些场所对橡胶软管进行拖拽容易使橡胶软管产生磨损，导致产品的使用寿命缩短。
发明内容
本发明解决的问题是目前橡胶软管的耐磨性较差。
为解决上述问题，本发明提供一种橡胶软管，包括增强层，设置于所述增强层内侧的内衬层，以及设置于所述增强层外侧的防护层；
其中所述内衬层以及所述防护层均由按重量份数计的以下组分制成：丁腈橡胶60～80份、聚氨酯弹性体20～40份、液体丁腈橡胶10～20份、白炭黑5～30份、氧化锌3～10份、硬脂酸0.5～2份、间苯二酚2～10份、粘合剂2～6份、促进剂DM0.5～2份、促进剂CZ0.5～2份、硫磺0.8～2.5份。
本申请提供的橡胶软管，以增强层作为管坯，在增强层的两侧分别设置内衬层与防护层，来提高橡胶软管的耐磨性能，延长其使用寿命。
其中防护层用于与橡胶软管的外界环境接触，内衬层用于与橡胶软管内的流体接触，防护层与内衬层的耐磨性能决定了橡胶软管的耐磨性能，本申请通过提高内衬层与防护层的耐磨性能来提高橡胶软管的耐磨性能。
具体的，为提高内衬层与防护层的耐磨性能，本申请优选制备内衬层与防护层的原料中包括丁腈橡胶(NBR)与聚氨酯弹性体(TPU)，通过丁腈橡胶与聚氨酯弹性体相结合，使得制造的橡胶软管在具有更好的耐磨性能的同时，还能克服TPU软管由于模量大，在路况有尖锐石头情况下容易发生局部崩坏的情况，延长橡胶软管的使用寿命，同时提高橡胶软管的耐热性。
本申请还通过加入液体丁腈橡胶在橡胶软管的制造过程中起软化、润滑作用，增加制造过程中原料的塑性，降低原料的粘度和制造温度，改善原料中各种填料的分散性和混合性；该液体丁腈橡胶在橡胶软管制造过程中，交联成网状，成为橡胶成分，不会从橡胶软管中析出。
本申请通过以液体丁腈橡胶作为软化剂，能够避免在橡胶软管的制造过程中使用传统软化剂，从而避免软化剂从橡胶软管成品中析出，同时还可避免传统软化剂的存在，使得橡胶软管在耐油过程中因软化剂抽出而使得橡胶软管发硬，从而使得软化剂的存在影响橡胶软管的性能，影响其使用寿命。
本申请通过加入白炭黑作为补强剂，来提高内衬层与防护层的强度，从而提高橡胶软管的耐磨性能，延长其使用寿命。
此外，本申请还加入氧化锌、硬脂酸、间苯二酚、粘合剂、促进剂DM、促进剂CZ、硫磺作为助剂，通过这些助剂与丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、液体丁腈橡胶等的结合，并合理设置各成分间的含量，使得通过各成分之间的反应、结合、相互协同作用，增强了橡胶软管的耐磨性能，耐热性和胶管挺性也大大提高，一定程度上提高了橡胶软管的耐穿刺性能，同时产品的柔软性能好，容易铺设和输送，使得制造的橡胶软管能够用于输油、输水以及输送其他液体介质和气体介质，使用范围得以扩大。
可选地，所述内衬层以及所述防护层通过共混制成；按照质量百分数计，所述共混过程中加入0.5％～2％的相容剂；所述相容剂选自马来酸酐改性的SEBE、SEBS、CPE中的一种。
通过将丁腈橡胶(NBR)与聚氨酯弹性体(TPU)共混，并在共混过程中加入相容剂来提高丁腈橡胶与聚氨酯弹性体的相容性，从而提高内衬层与防护层性能的稳定性。
可选地，所述液体丁腈橡胶中丙烯腈的质量百分含量范围为30％～34％。
本申请中的液体丁腈橡胶是指分子量较小的丁腈橡胶，该分子量较小的丁腈橡胶在常温下为液态，本申请通过加入该液体丁腈橡胶来作为软化剂，以增加胶料的塑性。
可选地，所述粘合剂为三聚氰胺甲醛树脂。
可选地，所述增强层的材质为合成纤维。
可选地，所述合成纤维选自尼龙、涤纶、芳纶中的一种。
可选地，所述内衬层与所述防护层的厚度范围均为0.9～2mm。
本发明的另一目的在于提供一种如上所述的橡胶软管的制造方法，包括如下步骤：
S1：合金制备：对密炼机进行预热，依次向预热后的所述密炼机中加入聚氨酯弹性体、丁腈橡胶，均匀混合后下片、冷却，得到合金；
S2：将所述合金与液体丁腈橡胶、白炭黑、氧化锌、硬脂酸、间苯二酚加入密炼机中，将所述密炼机的温度升至出料温度后，出料，进行滤胶，加入粘合剂、促进剂DM、促进剂CZ和硫磺，进行出条，得到胶条；
S3：将合成纤维编织成圆筒状，得到增强层；
S4：将所述编织层、所述胶条在同一模具内挤出成型，所述增强层的外侧形成防护层，所述增强层的内侧形成内衬层，得到半成品软管；
S5：将所述半成品软管进行冷却、硫化，得到橡胶软管。
首先通过预热后的密炼机将聚氨酯弹性体、丁腈橡胶共混，得到NBR/TPU合金，再在密炼机中将得到的NBR/TPU合金与液体丁腈橡胶、白炭黑、氧化锌、硬脂酸、间苯二酚混合，以便于通过加入液体丁腈橡胶来提高胶料的软化性能以及润滑性，同时通过加入白炭黑、氧化锌、硬脂酸、间苯二酚等助剂来提高胶料的强度等性能；滤胶后，再加入粘合剂、促进剂DM、促进剂CZ和硫磺进一步提高胶条的性能；本申请通过分步加入原料的方式，一方面有助于各种原料的充分混合，从而提高产品性能的稳定性；另一方面，还可减少副反应的发生，以免因副反应的发生而影响胶条的性能。
本申请通过将合成纤维编织成圆筒状，来得到橡胶软管的管坯；编织过程中，将合成纤维长丝按照设计的工作压力通过圆织机进行编织即可。
进一步将编织得到的增强层以及制备的胶条，通过挤出模具进行挤出成型，使得制备的胶条在增强层的内层形成内衬层，在增强层的外层形成防护层；进一步进行硫化，使得各橡胶成分进行交联反应，形成立体网状结构，进而提高橡胶软管的性能，即可得到橡胶软管，然后再根据需要对得到的橡胶软管进行裁剪、收卷等即可。
在硫化过程中，作为软化剂加入的液体丁腈橡胶同样进行交联反应，与丁腈橡胶以及聚氨酯弹性体形成立体网状结构，避免从橡胶软管中析出。
具体的冷却、硫化、裁剪、收卷等过程均为常规过程，本文对上述过程不作过多限定。
本发明提供而定橡胶软管的制造方法，所需原料均为常用易得的原料，制造过程简单，制造的橡胶软管耐磨性能，耐热性和胶管挺性大大提高，一定程度上提高了橡胶软管的耐穿刺性能，同时产品的柔软性能好，容易铺设和输送，使得制造的橡胶软管能够用于输油、输水以及输送其他液体介质和气体介质，使用范围得以扩大。
可选地，步骤S1中所述预热的温度范围为140℃～150℃；步骤S中还加入相容剂。
一方面为避免温度过低使得丁腈橡胶、聚氨酯弹性体无法充分混合，另一方面又避免温度过高而导致丁腈橡胶、聚氨酯弹性体橡胶性能受到影响，进而影响制造的橡胶软管的性质，本申请优选步骤S1中预热的温度范围为140℃～150℃。
进一步的，为提高丁腈橡胶、聚氨酯弹性体的相容性，还可在步骤S1中加入相容剂，以提高橡胶软管性能的稳定性。
可选地，步骤S2中所述出料温度的温度范围为120℃～160℃
与现有技术相比，本发明提供的耐磨软管具有如下优势：
本发明提供的橡胶软管，通过丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、液体丁腈橡胶以及一些列助剂之间的反应、结合、相互协同作用，增强了橡胶软管的耐磨性能，耐热性和胶管挺性也大大提高，一定程度上提高了橡胶软管的耐穿刺性能，同时产品的柔软性能好，容易铺设和输送，使得制造的橡胶软管能够用于输油、输水以及输送其他液体介质和气体介质，使用范围得以扩大。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种橡胶软管的制造方法，该方法包括如下步骤：
S1：合金制备：将密炼机预热到150℃，按重量份数计，向预热后的密炼机中加入聚氨酯弹性体(硬度为80邵氏A)20份、丁腈橡胶N220S 80份、马来酸酐改性SEBS 5份，均匀混合，温度达到160℃后出料，在开炼机上(辊机在4mm左右)下片、冷却，停放24小时，得到合金；
S2：将密炼机预热至140℃，将步骤S1中得到的合金加入，搅拌1分钟后，按重量份数计，加入白炭黑30份、氧化锌(含量99.9％)5份、硬脂酸1份、间苯二酚3份、液体丁腈橡胶20份，在150℃出料；在开炼机上冷却打卷，在滤胶机上过滤(滤网目数依次为(靠机头)8/40/60/100/40)，按照重量份数计，在开炼机上加入粘合剂HMMM2份、促进剂DM0.9份、促进剂CZ1.5份、硫磺1.8份，出成宽100mm，厚8mm的胶条待用；
S3：将尼龙纤维编织成圆筒状，得到增强层；
S4：将编织层、胶条在同一模具内挤出成型，增强层的外侧形成防护层，增强层的内侧形成内衬层，得到半成品软管；
S5：将半成品软管进行冷却、硫化，得到橡胶软管。
对步骤S2制备的胶条进行检测，该胶条的物理性能如下：
Figure GDA0003210784640000061
100℃*70h浸3#标准油拉伸强度+11％，伸长率变化15％，体积变化2.8％。
本实施例制备的橡胶软管，内衬层以及防护层均具有优异的耐磨性能及机械性能，因而该橡胶软管也具有优异的耐磨性能及机械性能，能够适用于多种场所，且使用寿命得以延长。
实施例2
本实施例提供一种橡胶软管的制造方法，该方法包括如下步骤：
S1：合金制备：将密炼机预热到150℃，按重量份数计，向预热后的密炼机中加入聚氨酯弹性体(硬度为80邵氏A)20份、丁腈橡胶N220S 80份、马来酸酐改性SEBS 5份，均匀混合，温度达到160℃后出料，在开炼机上(辊机在4mm左右)下片、冷却，停放24小时，得到合金；
S2：将密炼机预热至140℃，将步骤S1中得到的合金加入，搅拌1分钟后，按重量份数计，加入白炭黑30份、氧化锌(含量99.9％)5份、硬脂酸1份、间苯二酚3份、液体丁腈橡胶10份，在150℃出料；在开炼机上冷却打卷，在滤胶机上过滤(滤网目数依次为(靠机头)8/40/60/100/40)，按照重量份数计，在开炼机上加入粘合剂HMMM2份、促进剂DM0.9份、促进剂CZ1.5份、硫磺1.8份，出成宽100mm，厚8mm的胶条待用；
S3：将涤纶纤维编织成圆筒状，得到增强层；
S4：将编织层、胶条在同一模具内挤出成型，增强层的外侧形成防护层，增强层的内侧形成内衬层，得到半成品软管；
S5：将半成品软管进行冷却、硫化，得到橡胶软管。
对步骤S2制备的胶条进行检测，该胶条的物理性能如下：
Figure GDA0003210784640000071
100℃*70h浸3#标准油拉伸强度+10％，伸长率变化13％，体积变化2.8％。
本实施例制备的橡胶软管，内衬层以及防护层均具有优异的耐磨性能及机械性能，因而该橡胶软管也具有优异的耐磨性能及机械性能，能够适用于多种场所，且使用寿命得以延长。
实施例3
本实施例提供一种橡胶软管的制造方法，该方法包括如下步骤：
S1：合金制备：将密炼机预热到150℃，按重量份数计，向预热后的密炼机中加入聚氨酯弹性体(硬度为80邵氏A)30份、丁腈橡胶N220S 70份、马来酸酐改性SEBS 5份，均匀混合，温度达到160℃后出料，在开炼机上(辊机在4mm左右)下片、冷却，停放24小时，得到合金；
S2：将密炼机预热至140℃，将步骤S1中得到的合金加入，搅拌1分钟后，按重量份数计，加入白炭黑30份、氧化锌(含量99.9％)5份、硬脂酸1份、间苯二酚3份、液体丁腈橡胶10份，在150℃出料；在开炼机上冷却打卷，在滤胶机上过滤(滤网目数依次为(靠机头)8/40/60/100/40)，按照重量份数计，在开炼机上加入粘合剂HMMM2份、促进剂DM0.9份、促进剂CZ1.5份、硫磺1.8份，出成宽100mm，厚8mm的胶条待用；
S3：将芳纶纤维编织成圆筒状，得到增强层；
S4：将编织层、胶条在同一模具内挤出成型，增强层的外侧形成防护层，增强层的内侧形成内衬层，得到半成品软管；
S5：将半成品软管进行冷却、硫化，得到橡胶软管。
对步骤S2制备的胶条进行检测，该胶条的物理性能如下：
Figure GDA0003210784640000081
100℃*70h浸3#标准油拉伸强度+6％，伸长率变化17％，体积变化2.3％。
本实施例制备的橡胶软管，内衬层以及防护层均具有优异的耐磨性能及机械性能，因而该橡胶软管也具有优异的耐磨性能及机械性能，能够适用于多种场所，且使用寿命得以延长。
实施例4
本实施例提供一种橡胶软管的制造方法，该方法包括如下步骤：
S1：合金制备：将密炼机预热到140℃，按重量份数计，向预热后的密炼机中加入聚氨酯弹性体(硬度为80邵氏A)40份、丁腈橡胶N220S 60份、马来酸酐改性SEBS 5份，均匀混合，温度达到160℃后出料，在开炼机上(辊机在4mm左右)下片、冷却，停放24小时，得到合金；
S2：将密炼机预热至120℃，将步骤S1中得到的合金加入，搅拌1分钟后，按重量份数计，加入白炭黑5份、氧化锌(含量99.9％)3份、硬脂酸0.5份、间苯二酚6份、液体丁腈橡胶15份，在150℃出料；在开炼机上冷却打卷，在滤胶机上过滤(滤网目数依次为(靠机头)8/40/60/100/40)，按照重量份数计，在开炼机上加入粘合剂HMMM 4份、促进剂DM0.5份、促进剂CZ0.5份、硫磺0.8份，出成宽100mm，厚8mm的胶条待用；
S3：将尼龙纤维编织成圆筒状，得到增强层；
S4：将编织层、胶条在同一模具内挤出成型，增强层的外侧形成防护层，增强层的内侧形成内衬层，得到半成品软管；
S5：将半成品软管进行冷却、硫化，得到橡胶软管。
对步骤S2制备的胶条进行检测，该胶条的物理性能如下：
Figure GDA0003210784640000091
100℃*70h浸3#标准油拉伸强度+9％，伸长率变化12％，体积变化2.5％。
本实施例制备的橡胶软管，内衬层以及防护层均具有优异的耐磨性能及机械性能，因而该橡胶软管也具有优异的耐磨性能及机械性能，能够适用于多种场所，且使用寿命得以延长。
实施例5
本实施例提供一种橡胶软管的制造方法，该方法包括如下步骤：
S1：合金制备：将密炼机预热到145℃，按重量份数计，向预热后的密炼机中加入聚氨酯弹性体(硬度为80邵氏A)35份、丁腈橡胶N220S 65份、马来酸酐改性SEBS 5份，均匀混合，温度达到160℃后出料，在开炼机上(辊机在4mm左右)下片、冷却，停放24小时，得到合金；
S2：将密炼机预热至160℃，将步骤S1中得到的合金加入，搅拌1分钟后，按重量份数计，加入白炭黑20份、氧化锌(含量99.9％)4份、硬脂酸2份、间苯二酚10份、液体丁腈橡胶18份，在160℃出料；在开炼机上冷却打卷，在滤胶机上过滤(滤网目数依次为(靠机头)8/40/60/100/40)，按照重量份数计，在开炼机上加入粘合剂HMMM 6份、促进剂DM 2份、促进剂CZ 2份、硫磺2.5份，出成宽100mm，厚8mm的胶条待用；
S3：将尼龙纤维编织成圆筒状，得到增强层；
S4：将编织层、胶条在同一模具内挤出成型，增强层的外侧形成防护层，增强层的内侧形成内衬层，得到半成品软管；
S5：将半成品软管进行冷却、硫化，得到橡胶软管。
对步骤S2制备的胶条进行检测，该胶条的物理性能如下：
Figure GDA0003210784640000101
100℃*70h浸3#标准油拉伸强度+10％，伸长率变化14％，体积变化2.6％。
本实施例制备的橡胶软管，内衬层以及防护层均具有优异的耐磨性能及机械性能，因而该橡胶软管也具有优异的耐磨性能及机械性能，能够适用于多种场所，且使用寿命得以延长。
对上述实施例中的数据进行分析可知，随着TPU比例的增加，制备的胶条的耐磨性能增加，因而由该胶条制备的橡胶软管的性能也增加。
本发明通过加入液体丁腈橡胶作为软化剂，与加入传统的软化剂相比，橡胶软管耐油中体积变化率缩小了3倍以上，强度以及产品的那些性能均得到较大提高。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种橡胶软管，其特征在于，包括增强层，设置于所述增强层内侧的内衬层，以及设置于所述增强层外侧的防护层；
其中所述内衬层以及所述防护层均由按重量份数计的以下组分制成：丁腈橡胶60～80份、聚氨酯弹性体20～40份、液体丁腈橡胶10～20份、白炭黑5～30份、氧化锌3～10份、硬脂酸0.5～2份、间苯二酚2～10份、粘合剂2～6份、促进剂DM0.5～2份、促进剂CZ0.5～2份、硫磺0.8～2.5份；
所述内衬层以及所述防护层通过共混制成；按照质量百分数计，所述共混过程中加入0.5％～2％的相容剂；所述相容剂选自马来酸酐改性的SEBE、SEBS、CPE中的一种。
2.如权利要求1所述的橡胶软管，其特征在于，所述液体丁腈橡胶中丙烯腈的质量百分含量范围为30％～34％。
3.如权利要求1所述的橡胶软管，其特征在于，所述粘合剂为三聚氰胺甲醛树脂。
4.如权利要求1所述的橡胶软管，其特征在于，所述增强层的材质为合成纤维。
5.如权利要求4所述的橡胶软管，其特征在于，所述合成纤维选自尼龙、涤纶、芳纶中的一种。
6.如权利要求1～5任一项所述的橡胶软管，其特征在于，所述内衬层与所述防护层的厚度范围均为0.9～2mm。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的橡胶软管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：合金制备：对密炼机进行预热，依次向预热后的所述密炼机中加入聚氨酯弹性体、丁腈橡胶，均匀混合后下片、冷却，得到合金；
S2：将所述合金与液体丁腈橡胶、白炭黑、氧化锌、硬脂酸、间苯二酚加入密炼机中，将所述密炼机的温度升至出料温度后，出料，进行滤胶，加入粘合剂、促进剂DM、促进剂CZ和硫磺，进行出条，得到胶条；
S3：将合成纤维编织成圆筒状，得到增强层；
S4：将所述编织层、所述胶条在同一模具内挤出成型，所述增强层的外侧形成防护层，所述增强层的内侧形成内衬层，得到半成品软管；
S5：将所述半成品软管进行冷却、硫化，得到橡胶软管。
8.如权利要求7所述的橡胶软管的制造方法，其特征在于，步骤S1中所述预热的温度范围为140℃～150℃；步骤S1中还加入相容剂。
9.如权利要求7所述的橡胶软管的制造方法，其特征在于，步骤S2中所述出料温度的温度范围为120℃～160℃。
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