CN112159559A - 一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料及其制备方法和应用，包括如下重量份组分：丁苯橡胶60～80份、聚烯烃20～40份、增塑剂5～15份、交联剂1.5～7份、硫化剂1～5份、防老剂0.3～0.7份；密炼后开炼制得本发明的橡塑材料，将其应用于制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，以聚酯纤维为带坯，与所述橡塑材料于150℃～180℃下进行挤出复合，制得一次成型的聚酯纤维增强复合软管。本发明采用聚烯烃改性丁苯橡胶为基体，在不再需要额外的胶粘剂的前提下，能够使本发明的橡塑材料对聚酯纤维具有较高的粘接强度。

Description

一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料及其制备方法 和应用
技术领域
本发明涉及橡塑合金材料技术领域，具体涉及一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料及其制备方法和应用。
背景技术
编织纤维增强复合软管的传统生产工艺是分别制造内衬管、编织带坯、外保护管，然后还要经过挂胶、穿管、热复合等工序，生产工艺非常繁琐。近年来开发了一次共挤成型的新工艺，通过纤维编织带坯与高分子基体共挤复合，一次成型，工艺简单，生产效率大大提高。但新工艺对高分子材料的要求比较高，而且省去了内外胶管制造、挂胶水、加热复合等工序，因此该一次成型新工艺制造的复合软管在结构上较传统方法制造的复合软管省去了胶粘剂层，这样就产生了编织纤维与高分子基体间的粘接强度不佳的问题。
用聚酯纤维(涤纶)作为编织纤维增强复合软管的带坯，虽然聚酯纤维价格便宜，性能好，但其表面惰性，与多数橡塑材料的粘结强度非常弱甚至基本不存在粘接。这是由于聚酯纤维分子表面的极性非常低，结晶度和取向度均较高，很难与其它高分子材料形成比较好的粘接。因此采用聚酯纤维增强复合软管，往往需要专门设计的胶粘层或涂覆层，以增强聚酯纤维与高分子基体之间的粘接强度。如果采用碱液或等离子体等物理化学方法对聚酯纤维进行表面改性处理，虽然增加了聚酯纤维的表面粗糙度从而可以增加聚酯纤维与高分子基体材料的粘结强度，但是表面改性处理对聚酯纤维本身存在一定的损害，且表面改性工艺更繁复、所涉及的改性设备也较昂贵，不适合量产。
发明内容
为了解决聚酯纤维与高分子材料的粘接强度差的技术问题，而提供一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料及其制备方法和应用。本发明采用聚烯烃改性丁苯橡胶为基体，在不再需要额外的胶粘剂的前提下，能够使本发明的橡塑材料对聚酯纤维具有较高的粘接强度。
为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，包括如下重量份组分：
丁苯橡胶60～80份、
聚烯烃20～40份、
增塑剂5～15份、
交联剂1.5～7份、
硫化剂1～5份、
防老剂0.3～0.7份。
进一步地，所述聚烯烃为聚乙烯和/或聚丙烯。由于橡胶粘度高，穿透带坯困难，同时考虑到材料的力学性能、与橡胶的相容性、材料的柔性、成本等因素，加入聚烯烃可以提高丁苯橡胶的加工性能。
再进一步地，所述聚乙烯为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、茂金属中密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种。
进一步地，所述增塑剂为环烷油、石蜡油、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)中的一种或几种。
进一步地，所述硫化剂为过氧化物类硫化剂。
再进一步地，所述过氧化物类硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP)、叔丁基异丙苯基过氧化物(BCP)、双(叔丁过氧异丙基)苯(BIPB)、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷(BPMC)中的一种。
进一步地，所述交联剂为N,N-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)中的一种或几种。作为过氧化物硫化剂的助交联剂，具有提高丁苯橡胶橡胶耐热性及增加交联密度的作用。
进一步地，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(RD)、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉(AW)中的一种或两种。
本发明另一方面提供上述一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在密炼机中于160～175℃下将聚烯烃熔化并密炼均匀，然后降温至120～150℃，加入丁苯橡胶、防老剂进行混炼1min～5min，然后再加入剩余的物料增塑剂、交联剂和硫化剂进行混炼1min～3min，混炼均匀后出料；
(2)然后开炼下片得到所述橡塑材料；
或者，所述橡塑材料的制备方法包括如下步骤：
(1)在密炼机中于160～175℃下将聚烯烃熔化并密炼均匀，然后降温至120～150℃，加入丁苯橡胶、防老剂进行混炼1min～5min；
(2)再加入剩余的物料增塑剂、交联剂和硫化剂于开炼机中进行开炼，1min～3min后开炼下片得到所述橡塑材料。
本发明最后一方面提供一种上述橡塑材料应用于制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，所述应用的方法为：以聚酯纤维为带坯与所述橡塑材料于150～180℃下进行挤出复合，制得一次成型的聚酯纤维增强复合软管。
有益技术效果：
由于丁苯橡胶与聚酯纤维具有较好的亲和性，本发明采用丁苯橡胶作为本发明橡塑材料的基体材料，有助于提高本发明橡塑材料与聚酯纤维的界面相容性，再通过聚烯烃改性丁苯橡胶，能够大大提高丁苯橡胶的力学性能；本发明采用过氧化物类硫化剂作为本发明橡塑材料的主硫化剂，并以N,N-间苯撑双马来酰亚胺等作为过氧化物类硫化剂的辅助交联剂，一方面能更进一步活化聚酯纤维的表面，促进纤维表面与高分子基体间形成化学键合，另一方面提高本发明橡塑材料的交联密度、力学性能以及大大增强与聚酯纤维增强层的相容性和粘接强度。以本发明的橡塑材料与聚酯纤维进行挤出复合制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，不再需要额外的胶粘剂，本发明的橡塑材料具有低成本、与聚酯纤维带坯粘接强度高的优点。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定；若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、或相关企业提出的标准要求进行。除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
实施例1
一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，包括如下重量份组分：
丁苯橡胶60份、
线性低密度聚乙烯40份、
增塑剂环烷油10份、
硫化剂BIPB1.5份、
交联剂HVA-2 5份、
防老剂RD 0.5份。
本实施例橡塑材料的制备方法如下：
(1)在密炼机中于165℃下将线性低密度聚乙烯熔化并密炼均匀，然后降温至135℃，加入丁苯橡胶、防老剂进行混炼2min，然后再加入剩余的物料增塑剂、交联剂和硫化剂进行混炼2min，混炼均匀后出料；
(2)然后开炼下片得到本实施例的橡塑材料。
将本实施例的橡塑材料应用于制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，所述应用的方法为：以短纤平纹聚酯纤维为带坯与本实施例的橡塑材料于170℃下进行挤出复合，制得一次成型的聚酯纤维增强复合软管。
实施例2
一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，包括如下重量份组分：
丁苯橡胶60份、
低密度聚乙烯40份、
增塑剂环烷油10份、
硫化剂BIPB 1.5份、
交联剂HVA-2 5份、
防老剂RD 0.5份。
本实施例橡塑材料的制备方法如下：
(1)在密炼机中于160℃下将低密度聚乙烯熔化并密炼均匀，然后降温至130℃，加入丁苯橡胶、防老剂进行混炼2min，然后再加入剩余的物料增塑剂、交联剂和硫化剂进行混炼2min，混炼均匀后出料；
(2)然后开炼下片得到本实施例的橡塑材料。
将本实施例的橡塑材料应用于制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，所述应用的方法为：以短纤平纹聚酯纤维为带坯与本实施例的橡塑材料于170℃下进行挤出复合，制得一次成型的聚酯纤维增强复合软管。
实施例3
一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，包括如下重量份组分：
丁苯橡胶70份、
高密度聚乙烯30份、
增塑剂石蜡油10份、
硫化剂BPMC 2.5份、
交联剂TAIC 5份、
防老剂AW 0.7份。
本实施例橡塑材料的制备方法如下：
(1)在密炼机中于170℃下将均聚聚丙烯熔化并密炼均匀，然后降温至145℃，加入丁苯橡胶、防老剂进行混炼2min；
(2)再加入剩余的物料增塑剂、交联剂和硫化剂于开炼机中进行开炼，5min开炼均匀后开炼下片得到本实施例的橡塑材料。
将本实施例的橡塑材料应用于制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，所述应用的方法为：以短纤平纹聚酯纤维为带坯与本实施例的橡塑材料于180℃下进行挤出复合，制得一次成型的聚酯纤维增强复合软管。
实施例4
一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，包括如下重量份组分：
丁苯橡胶80份、
茂金属线性低密度聚乙烯20份、
增塑剂DOP 15份、
硫化剂DCP 3份、
交联剂TAC 3份、
防老剂RD 0.3份。
本实施例橡塑材料的制备方法如下：
(1)在密炼机中于165℃下将茂金属线性低密度聚乙烯熔化并密炼均匀，然后降温至135℃，加入丁苯橡胶、防老剂进行混炼2min；
(2)再加入剩余的物料增塑剂、交联剂和硫化剂于开炼机中进行开炼，5min开炼均匀后开炼下片得到本实施例的橡塑材料。
将本实施例的橡塑材料应用于制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，所述应用的方法为：以短纤平纹聚酯纤维为带坯与本实施例的橡塑材料于170℃下进行挤出复合，制得一次成型的聚酯纤维增强复合软管。
实施例5
一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，包括如下重量份组分：
丁苯橡胶65份、
共聚聚丙烯35份、
增塑剂DOP 15份、
硫化剂DCP 3份、
交联剂TAC 3份、
防老剂RD 0.3份。
本实施例橡塑材料的制备方法如下：
(1)在密炼机中于170℃下将共聚聚丙烯熔化并密炼均匀，然后降温至140℃，加入丁苯橡胶、防老剂进行混炼3min；
(2)再加入剩余的物料增塑剂、交联剂和硫化剂于开炼机中进行开炼，5min开炼均匀后开炼下片得到本实施例的橡塑材料。
将本实施例的橡塑材料应用于制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，所述应用的方法为：以短纤平纹聚酯纤维为带坯与本实施例的橡塑材料于175℃下进行挤出复合，制得一次成型的聚酯纤维增强复合软管。
对以上实施例的橡塑材料进行基本性能测试，对其应用制得的一次成型的聚酯纤维增强复合软管进行剥离强度的测试，结果见表1。
表1性能数据
Figure BDA0002707439800000061
由表1中的玻璃强度可知，本发明通过聚烯烃改性丁苯橡胶，应用于制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，能够大大增强聚酯纤维增强层与本发明橡塑材料的相容性和粘接强度，在制备软管的过程中不再需要额外的胶粘剂，可以一次成型制造编织聚酯纤维增强的复合软管或复合材料。本发明的橡塑材料成本低，且与带坯粘接强度高。
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 (10)

1.一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，其特征在于，包括如下重量份组分：
丁苯橡胶60～80份、
聚烯烃20～40份、
增塑剂5～15份、
交联剂1.5～7份、
硫化剂1～5份、
防老剂0.3～0.7份。
2.根据权利要求1所述的一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯和/或聚丙烯。
3.根据权利要求2所述的一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，其特征在于，所述聚乙烯为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、茂金属中密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，其特征在于，所述增塑剂为环烷油、石蜡油、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化物类硫化剂。
6.根据权利要求5所述的一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，其特征在于，所述过氧化物类硫化剂为过氧化二异丙苯、叔丁基异丙苯基过氧化物、双(叔丁过氧异丙基)苯、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷中的一种。
7.根据权利要求1所述的一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，其特征在于，所述交联剂为N,N-间苯撑双马来酰亚胺、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一次成型聚酯纤维增强复合软管用的橡塑材料，其特征在于，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉中的一种或两种。
9.根据权利要求1～8任一项所述的橡塑材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在密炼机中于160～175℃下将聚烯烃熔化并密炼均匀，然后降温至120～150℃，加入丁苯橡胶、防老剂进行混炼1min～5min，然后再加入剩余的物料增塑剂、交联剂和硫化剂进行混炼1min～3min，混炼均匀后出料；
(2)然后开炼下片得到所述橡塑材料；
或者，所述橡塑材料的制备方法包括如下步骤：
(1)在密炼机中于160～175℃下将聚烯烃熔化并密炼均匀，然后降温至120～150℃，加入丁苯橡胶、防老剂进行混炼1min～5min；
(2)再加入剩余的物料增塑剂、交联剂和硫化剂于开炼机中进行开炼，1min～3min后开炼下片得到所述橡塑材料。
10.根据权利要求1～8任一项所述的橡塑材料应用于制备一次成型的聚酯纤维增强复合软管，其特征在于所述应用的方法为：以聚酯纤维为带坯，与所述橡塑材料于150℃～180℃下进行挤出复合，制得一次成型的聚酯纤维增强复合软管。
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