CN113512379B - 核电站用橡胶组合物、衬胶材料及衬胶管道粘合方法 - Google Patents

核电站用橡胶组合物、衬胶材料及衬胶管道粘合方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及核电站防腐技术领域，公开了一种核电站用橡胶组合物、衬胶材料及衬胶管道粘合方法，其中，橡胶组合物包括：三元乙丙橡胶：60‑70份；活化剂：5～10份；烷基酚醛树脂：5～7份；萜烯树脂：4～5份；硅烷偶联剂：30～35份；古马隆：10～20份；松香：3‑5份：白炭黑：5～10份；硼酰化钴：5～10份。本发明可以提高衬胶层与管道内管壁的粘附力，提高管道的工作寿命。

Description

核电站用橡胶组合物、衬胶材料及衬胶管道粘合方法
技术领域
本发明涉及核电站防腐技术领域，尤其涉及一种核电站用橡胶组合物、衬胶材料及衬胶管道粘合方法。
背景技术
核电站海水循环系统需要使用特殊管道输送海水。这些特殊管道通常需要设置衬胶层，以保护管道免受高温海水的腐蚀。然而现有的衬胶层的粘附性弱，导致衬胶层容易从管道脱落，影响管道的工作寿命。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种核电站用橡胶组合物、衬胶材料及衬胶管道粘合方法，以提高衬胶层与管道内管壁的粘附力，提高管道的工作寿命。
本发明提供了一种核电站用橡胶组合物，包括：
三元乙丙橡胶：60-70份；
活化剂：5～10份；
烷基酚醛树脂：5～7份；
萜烯树脂：4～5份；
硅烷偶联剂：30～35份；
古马隆：10～20份；
松香：3-5份：
白炭黑：5～10份；
硼酰化钴：5～10份。
本发明还提供了一种核电站用衬胶材料，由上述核电站用橡胶组合物制得。
本发明另外提供了一种核电站用衬胶管道粘合方法，其特征在于，包括：
对钢管内壁进行预处理；
在预处理后的钢管内壁上涂覆第一胶水，以形成第一胶层；
待所述第一胶层干燥后，在所述第一胶层上涂覆第二胶水，以形成第二胶层；
待所述第二胶层干燥后，在所述第二胶层上涂覆第三胶水，以形成第三胶层，所述第三胶水为权利要求1-3中任意一项所述的核电站用橡胶组合物。
上述核电站用橡胶组合物、衬胶材料及衬胶管道粘合方法，可以提高衬胶层与管道内管壁的粘附力，提高管道的工作寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中核电站用衬胶管道粘合方法的一流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
在一实施例中，本发明提供的核电站用橡胶组合物，包括：
三元乙丙橡胶：60-70份；
活化剂：5～10份；
烷基酚醛树脂：5～7份；
萜烯树脂：4～5份；
硅烷偶联剂：30～35份；
古马隆：10～20份；
松香：3-5份：
白炭黑：5～10份；
硼酰化钴：5～10份。
可理解地，本实施例提供的核电站用橡胶组合物以三元乙丙橡胶(英文简称为EPDM，Ethylene Propylene Diene Monomer)为主成分。三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种。其主链由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，使其具有优异的耐热性、耐老化性、耐候性、耐酸碱性、耐水蒸气性、耐极性溶剂性以及优异的疏水性和电绝缘性等性能。同时，也由于其主链的饱和结构，使其对金属的粘附性较差。
活化剂可以提高橡胶的交联密度，增强橡胶的强度，同时提高橡胶的耐热老化性能。在此处，活化剂可以选用氧化锌。
烷基酚醛树脂可以指在苯环1含有烷基取代基的苯酚与甲醛反应所得的树脂。在此处，烷基酚醛树脂用作橡胶的配合剂。
萜烯树脂是一种热塑性嵌段共聚物，具有色浅、低气味、高硬度、高附着力、抗氧化性和热稳定性好，相容性和溶解性好等优点。在橡胶组合物中，萜烯树脂起到增加耐候性和增粘效果。
硅烷偶联剂用于增强橡胶组合物对金属的粘附力。
古马隆指的是古马隆树脂，它是一种以乙烯焦油、碳九为原料经催化聚合反应而得的产品，外观为黄色、褐色、黑色块状固体，具有良好的相溶性、耐水性、耐酸碱性、防锈和电气特性。古马隆在橡胶组合物中起到软化、补强、增粘、分散等作用，可以改善橡胶组合物的加工性能。
松香是松树科植物中的一种油树松脂，主要成分为C19H29COOH。在此处，松香起到增粘剂的作用。
白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。在此处，白炭黑用于橡胶组合物的补强剂，用于提高橡胶组合物的拉伸强度、扯断伸长度。
硼酰化钴对橡胶组合物具有高强度粘合能力，同时具有良好的抗老化、耐热氧、耐蒸汽、耐盐水腐蚀性能。
本实施例提供的橡胶组合物，在三元乙丙橡胶(EPDM)中加入了大量的增黏助剂，强化了橡胶组合物与金属材料的有效粘接。橡胶组合物以三元乙丙橡胶为载体，其他助剂在混炼过程加入，有利于助剂的分散，提高橡胶组合物的粘合强度。
可选的，核电站用橡胶组合物包括：
三元乙丙橡胶：62-68份；
活化剂：6～9份；
烷基酚醛树脂：5.5～7份；
萜烯树脂：4～5份；
硅烷偶联剂：30～35份；
古马隆：12～18份；
松香：3-5份：
白炭黑：6～9份；
硼酰化钴：6～9份。
可选的，核电站用橡胶组合物包括：
三元乙丙橡胶：64-66份；
活化剂：7～8份；
烷基酚醛树脂：5.5～6.5份；
萜烯树脂：4～5份；
硅烷偶联剂：32～33份；
古马隆：14～16份；
松香：3.5-4.5份：
白炭黑：7～8份；
硼酰化钴：7～8份。
在一示例中，三元乙丙橡胶加入的份数(按重量计)可为：60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70；
活化剂加入的份数(按重量计)可为：5、6、7、8、9、10；
烷基酚醛树脂加入的份数(按重量计)可为：5、5.5、6、6.5、7；
萜烯树脂加入的份数(按重量计)可为：4、4.5、5；
硅烷偶联剂加入的份数(按重量计)可为：30、31、32、33、34、35；
古马隆加入的份数(按重量计)可为：10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20；
松香加入的份数(按重量计)可为：3、4、5：
白炭黑加入的份数(按重量计)可为：5、6、7、8、9、10；
硼酰化钴加入的份数(按重量计)可为：5、6、7、8、9、10。
可理解地，对于某个助剂的添加量，本领域人员技术人员可以选取对应的任意一个份数，或者对应的任意两个份数之间的任意一个份数值。例如，松香的份数可以是3，也可以是3.1。以此类推。
本发明实施例还提供了一种核电站用衬胶材料，由上述任意一种核电站用橡胶组合物制得。
对上述任意一种核电站用橡胶组合物制得的衬胶材料的物理性能进行测试，衬胶材料的物理性能均满足表1的指标值。
表1衬胶材料的物理性能
Figure BDA0002987307290000061
Figure BDA0002987307290000071
从表1可以看出，衬胶材料在未经老化时，具有较好的拉伸强度、拉断伸长率和剥离强度。
对上述任意一种核电站用橡胶组合物制得的衬胶材料的耐热老化性能进行测试，热老化条件如下：
试验对象：衬胶橡胶试片及试样；
热老化温度：150±2℃；
热老化时间：168小时。
经过热老化后，与表1的物理性能相比，衬胶材料的耐热老化性能均满足表2的指标值。
表2衬胶材料的耐热老化性能
序号 测试项目 指标值 测试方法
1 硬度(邵氏A) +5～+10 GB/T 3512-2014
2 拉伸强度保持率(％) ≥65 GB/T 3512-2014
3 拉断伸长保持率(％) ≥60 GB/T 3512-2014
4 剥离强度保持率(％) ≥80 GB/T 7760-2003
从表2可以看出，衬胶材料在老化后，硬度增加，拉伸强度保持率、拉伸强度保持率、剥离强度保持率具有不同程度的降低。
对上述任意一种核电站用橡胶组合物制得的衬胶材料的耐热海水老化性能进行测试，热海水老化条件如下：
试验对象：衬胶橡胶试片及试样；
热海水老化温度：100℃；
热海水老化时间：3024小时；
试验用海水配制比例：以配制1000ml为例，NaCl 27.2g、MgCl2 3.8g、CaCl2 0.1g、MgSO4 1.7g、CaSO4 1.2g、K2SO4 0.9g、KBr 0.1g、蒸馏水965ml。
经过海水热老化后，与表1的物理性能相比，衬胶材料的耐热海水老化性能均满足表3的指标值。
表3衬胶材料的耐热海水老化性能
Figure BDA0002987307290000081
从表3可以看出，衬胶材料用热海水老化后，硬度增加，而拉伸强度保持率、拉伸强度保持率、剥离强度保持率具有不同程度的降低。
对上述任意一种核电站用橡胶组合物制得的衬胶材料的耐磨老化性能进行测试，老化条件如下：
试验对象：衬胶橡胶标准试样；
老化温度：80℃；
老化时间：250小时。
经过老化后，与初始耐磨性能相比，衬胶材料的耐磨老化性能均满足表4的指标值。
表4衬胶材料的耐磨老化性能
Figure BDA0002987307290000091
从表4可以看出，衬胶材料的试样磨耗指数≤25％。
按照《GB/T 20028-2005硫化橡胶或热塑橡胶利用阿累尼乌斯公式推算使用寿命及最高使用温度》对上述任意一种核电站用橡胶组合物制得的衬胶材料在正常运行工况(30℃～40℃)下使用寿命进行预测，衬胶材料的推算使用寿命≥64年，最高使用温度为40℃～50℃。
如图1所示，本发明实施例还提供了一种核电站用衬胶管道粘合方法，包括：
S10、对钢管内壁进行预处理；
S20、在预处理后的钢管内壁上涂覆第一胶水，以形成第一胶层；
S30、待所述第一胶层干燥后，在所述第一胶层上涂覆第二胶水，以形成第二胶层；
S40、待所述第二胶层干燥后，在所述第二胶层上涂覆第三胶水，以形成第三胶层，所述第三胶水为上述任意一种核电站用橡胶组合物。
本实施例中，预处理包括但不限于清洁处理、毛化处理。清洁处理指的是对钢管内壁的净化措施，例如除油等。毛化处理指的是在金属表面打毛，使橡胶组合物形成的衬胶材料更容易粘附在金属上。
第一胶层可以是底涂胶。底涂胶是一种结构胶黏剂，涂覆在坚硬的金属(钢管内壁)表面上，形成非黏性干膜，用于黏结钢管内壁和弹性体(即衬胶材料)的黏结，对钢管内壁起到一定的防腐蚀保护作用。钢管可以是碳钢材质。
第二胶层可以是面涂胶，面涂胶是一种结构胶黏剂，涂覆在底涂胶表面上，形成非黏性干膜，用于黏结底涂胶和弹性体(即衬胶材料)的黏结，对钢管内壁起到一定的防腐蚀保护作用。在此处，面涂胶充当阻挡层。
第三胶层即为上述任意一种核电站用橡胶组合物制得的衬胶层。衬胶层的厚度较大，一般大于4mm。
本实施例通过设置三个胶层，可以大大增强衬胶层与钢管内壁的粘附强度，提高钢管的使用寿命。
可选的，步骤S10，即所述对钢管内壁进行预处理，包括：
S101、对钢管内壁的表面进行毛化处理。
可理解地，可以采用化学或物理的方式对钢管内壁的表面进行毛化处理。在一示例中，可以采用喷砂工艺处理钢管内壁表面，增加钢管内壁表面的粗糙度。
可选的，步骤S30，即所述待所述第二胶层干燥后，在所述第二胶层上涂覆第三胶水，以形成第三胶层之后，包括：
S40、对所述第三胶层进行硫化处理，所述硫化处理的压力不低于15Kg/cm2。
可理解地，可采用加温加压的方式硫化第三胶层，以进一步增强第三胶层的性能。进行硫化处理时，需要对第三胶层施加不低于15Kg/cm2的压力，以使第三胶层更好地与钢管内壁黏合。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述衬胶材料由橡胶组合物制得，所述橡胶组合物包括：
三元乙丙橡胶：60-70份；
活化剂：5～10份；
烷基酚醛树脂：5～7份；
萜烯树脂：4～5份；
硅烷偶联剂：30～35份；
古马隆：10～20份；
松香：3-5份：
白炭黑：5～10份；
硼酰化钴：5～10份；
所述衬胶材料用于制作核电站用衬胶管道，所述衬胶管道的粘合方法包括：
对钢管内壁进行预处理；
在预处理后的钢管内壁上涂覆第一胶水，以形成第一胶层；
待所述第一胶层干燥后，在所述第一胶层上涂覆第二胶水，以形成第二胶层；
待所述第二胶层干燥后，在所述第二胶层上涂覆第三胶水，以形成第三胶层，所述第三胶层为所述衬胶材料。
2.如权利要求1所述的衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述橡胶组合物包括：
三元乙丙橡胶：62-68份；
活化剂：6～9份；
烷基酚醛树脂：5.5～7份；
萜烯树脂：4～5份；
硅烷偶联剂：30～35份；
古马隆：12～18份；
松香：3-5份：
白炭黑：6～9份；
硼酰化钴：6～9份。
3.如权利要求1所述的衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述橡胶组合物包括：
三元乙丙橡胶：64-66份；
活化剂：7～8份；
烷基酚醛树脂：5.5～6.5份；
萜烯树脂：4～5份；
硅烷偶联剂：32～33份；
古马隆：14～16份；
松香：3.5-4.5份：
白炭黑：7～8份；
硼酰化钴：7～8份。
4.如权利要求1所述的衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述衬胶材料的拉伸强度≥12MPa。
5.如权利要求1所述的衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述衬胶材料的拉断伸长率≥400％。
6.如权利要求1所述的衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述衬胶材料的剥离强度≥12KN/m。
7.如权利要求1所述的衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述衬胶材料的耐热海水老化性能包括：
邵氏A硬度：+5～+10；
拉伸强度保持率：≥80％；
拉断伸长率变化率：≥70％。
8.如权利要求1所述的衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述衬胶材料的推算使用寿命≥64年。
9.如权利要求1所述的衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述对钢管内壁进行预处理，包括：
对钢管内壁的表面进行毛化处理。
10.如权利要求1所述的衬胶材料在核电站中的应用，其特征在于，所述待所述第二胶层干燥后，在所述第二胶层上涂覆第三胶水，以形成第三胶层之后，包括：
对所述第三胶层进行硫化处理，所述硫化处理的压力不低于15Kg/cm2。
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