CN115539721A - 一种复合乳胶管及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管道技术领域，尤其涉及一种复合乳胶管及其制备工艺，该复合乳胶管包括内层的弹性管层和外层的乳胶管层；弹性管层为采用TPE或TPR材料通过挤出成型工艺挤出成型得到的挤出结构层，乳胶管层为采用乳胶溶液通过浸渍工艺制备的浸渍结构层，弹性管层与乳胶管层复合为一体。管径可以灵活调节，省去传统乳胶管的抽芯成型工艺，减少了额外地工艺环节，降低了人工成本；解决了目前乳胶管长度受到芯棒长度的影响的问题，使得该管长能够根据实际需要任意调节；复合管的弹性性能更好，扩大了应用范围，可以广泛用于通气管、通水管以及弹力管。

Description

一种复合乳胶管及其制备工艺
技术领域
本发明涉及管道技术领域，尤其涉及一种复合乳胶管及其制备工艺。
背景技术
乳胶管是一种采用乳胶材料制备的管材，具有较好的弹性。目前的乳胶管最主要的用途是用于医疗技术领域，但是其用途非常广泛。目前的乳胶管通常为单层结构，单层结构的乳胶管具有较好的弹性，但是其强度不够，如果用于其他技术领域，其弹性不能达到目标要求。这些特点限制了乳胶管的应用。
目前的乳胶管通常是通过浸渍法制备而成；该制备工艺最终需要用到抽芯成型工艺。抽芯成型工艺需要用到芯棒，在最后需要将芯棒去除。工序的复杂导致成本的提高。同时，由于芯棒和生产场地的限制，导致乳胶管的长度会受通芯棒的限制。
基于目前的乳胶管的结构及乳胶管结构所对应的制备工艺对乳胶管的生产和应用都带来了限制。为此，需要对目前的乳胶管结构进行改进，以满足更广泛的市场需求。
发明内容
本发明的目在于解决目前乳胶管存在的上述问题，提供一种复合乳胶管，并提供相应的制备工艺。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种复合乳胶管，包括内层的弹性管层和外层的乳胶管层；弹性管层为采用TPE或TPR材料通过挤出成型工艺挤出成型得到的挤出结构层，乳胶管层为采用乳胶溶液通过浸渍工艺制备的浸渍结构层，弹性管层与乳胶管层复合为一体。
由于目前的乳胶管存在的上述的问题，因此，为了改善乳胶管的性能，特别的，在内内层设置一个弹性管层，弹性管的原料采用TPE或者TPR材料。这两种材料制备的管材具备更好的弹性性能。利用两种材料制备的弹性管代替原有的乳胶管制备过程中的芯棒，也就是说弹性管层起到与原有的乳胶管制备过程中的芯棒同样的作用，但是由于芯棒是需要后期去除的，而本案的内层的弹性管层是不需要在后期去除的，这样就省去了一部分的制备工艺环节。
本案设置两层结构，一方面是在结构上使得制备的复合乳胶管具备更好的弹性性能，从而能够扩大其应用市场范围；另一方面，在结构上，配合制备工艺，使得缩减了后续的去除芯棒的环节，从而实现了在简化程序的基础上实现性能的提升。最终通过结构上的改进，实现了工艺的精简，降低了制备成本，并且，摆脱了目前的乳胶管的长度受到芯棒的长度的限制，从而能够将该复合乳胶管的制备连续化，最终根据实际需要进行长度的裁剪调整。
优选的，弹性管层与乳胶管层的厚度比为1：1-6。为了保持更好的乳胶管的性能，设置乳胶管层的厚度大于等于弹性管层。
优选的，弹性管层外套设有网状结构层，网状结构层与乳胶管层复合为一体。
网状结构层在制备过程中是套设于弹性管层外的，在通过浸渍工艺制备弹性管层外的乳胶管层时，网状结构层融合于乳胶管层内，从而与乳胶管层复合为一体。
优选的，网状结构层为采用网状结构带螺旋缠绕结构。网状结构层为超薄高弹性的织物结构。
套弹性的结构能够配合乳胶管的弹性，避免网状结构层提高了整体的刚性、降低整个复合管的弹性性能。螺旋缠绕结构能够提供更好的延展弹性形变。
优选的，网状结构层的厚度为乳胶管层的1/10-1/5。网状结构层应当具备较薄的厚度，从而降低对整体的性能影响。
优选的，所述弹性管层的外壁为波纹结构。由于是在弹性管层外浸渍设置乳胶管层，为了提高二者的融合，避免二者之间出现分层脱离，故在弹性管层外设置波纹结构，可以增强二者的结合。
优选的，所述弹性管层的外壁为螺旋波纹结构。
同时，还提供了一种上述的复合乳胶管的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、内层的弹性管层挤出成型：首先配制原料，按照既定比例将原料放入挤出机中进行挤出，在挤出管材后，通过水冷成型，得到内层的弹性管层；
步骤二、外层的乳胶管层的浸渍成型：
（1）首先配制乳胶液，然后将制备得到的弹性管层在乳胶液中浸渍，乳胶液温度控制为35-40℃；并且在乳胶液中采用多次循环浸渍；
（2）浸渍后的管材采用辐射烘干进行胶凝，辐射烘干的温度为60-80℃，在经过辐射烘干后，浸渍的乳胶得到胶凝状态；
（3）将胶凝状态的管材浸入热水中浸渍，热水温度为75-80℃；在浸渍过程中辅助超声配合，浸渍时间为1-2min；
（4）浸热水后的管材进行硫化处理；经过硫化处理后的管材，其外层的乳胶管层包覆于内层的弹性管层上，从而得到复合乳胶管。
优选的，内层的弹性管层所用的TPE或TPR材料按重量份数计，包括以下组分：
SBS嵌段共聚物或SBES嵌段共聚物60-80份，PP30-45份，PS25-30份，HDPE10-15份，纳米二氧化钛5-8份，纳米白炭黑3-8份，抗氧化剂0.5-1.5份，增塑剂0.3-0.8份，白油5-10份，氢氧化铝1-3份、氢氧化镁1-3份，偶联剂5-10份，其他助剂1-10份。
优选的，外层的乳胶管层所用的乳胶液按重量份数计包括以下组分：
改性天然胶乳50-80分，
顺式聚异戊二烯40-60份，
促进剂5-20份，
分散剂5-20份，
补强剂15-30份。
优选的，其中改性天然胶乳的改性方法为：将100份的天然胶乳与20份的苯乙烯混合成混合液，然后再混合液中加入5份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，5份的N,N-二甲基丙烯酰胺，1份的亚硫酸钠，同时，调节pH为6-6.5；然后加入1份的过氧化羟基异丙苯和0.5份的乙二胺四乙酸，加热至55-65℃，反应1h，得到改性天然胶乳。
与现有技术相比，具备以下有益效果：
管径可以灵活调节，省去传统乳胶管的抽芯成型工艺，减少了额外地工艺环节，降低了人工成本；解决了目前乳胶管长度受到芯棒长度的影响的问题，使得该管长能够根据实际需要任意调节；复合管的弹性性能更好，扩大了应用范围，可以广泛用于通气管、通水管以及弹力管。
附图说明
图1为本发明实施例1的复合乳胶管的截断面结构示意图。
图2为本发明内层的弹性管层的结构示意图。
图3为本发明实施例2的复合乳胶管的截断面结构示意图。
图中：1弹性管层，2乳胶管层，3网状结构层。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：如图1和图2所示的一种复合乳胶管，该复合乳胶管包括内层的弹性管层和外层的乳胶管层；弹性管层为采用TPE或TPR材料通过挤出成型工艺挤出成型得到的挤出结构层，乳胶管层为采用乳胶溶液通过浸渍工艺制备的浸渍结构层，弹性管层与乳胶管层复合为一体。
弹性管层与乳胶管层的厚度比为1：1-6，并且，在弹性管层的外壁具有波纹结构，一种更好的设置结构为将弹性管层的外壁为螺旋波纹结构。
利用外层的乳胶管层和内层的弹性管层的复合，从而能够提高整个复合管的弹性性能。
实施例2：在实施例1的基础上，如图3所示，为了防止弹性管层发生裂纹或者撕裂等现象发生，在弹性管层外套设有网状结构层，通过制备工艺复合后，网状结构层与乳胶管层复合为一体，利用网状结构层与乳胶管层结合，避免乳胶管层发生撕裂等，为了避免网状结构层降低乳胶管的弹性，网状结构层为采用网状结构带螺旋缠绕结构，网状结构层为超薄高弹性的织物结构，网状结构层的厚度为乳胶管层的1/10-1/5。
通过上述的结构设置，一方面是在结构上使得制备的复合乳胶管具备更好的弹性性能，从而能够扩大其应用市场范围；另一方面，在结构上，配合制备工艺，使得缩减了后续的去除芯棒的环节，从而实现了在简化程序的基础上实现性能的提升。最终通过结构上的改进，实现了工艺的精简，降低了制备成本，并且，摆脱了目前的乳胶管的长度受到芯棒的长度的限制，从而能够将该复合乳胶管的制备连续化，根据实际需要进行长度的裁剪调整。
制备的复合管的管径可以灵活调节，省去传统乳胶管的抽芯成型工艺，减少了额外地工艺环节，降低了人工成本；解决了目前乳胶管长度受到芯棒长度的影响的问题，使得该管长能够根据实际需要任意调节；复合管的弹性性能更好，扩大了应用范围，可以广泛用于通气管、通水管以及弹力管。
实施例3：上述复合乳胶管的的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、内层的弹性管层挤出成型：首先配制原料，按照既定比例将原料放入挤出机中进行挤出，在挤出管材后，通过水冷成型，得到内层的弹性管层；
步骤二、外层的乳胶管层的浸渍成型：
（1）首先配制乳胶液，然后将制备得到的弹性管层在乳胶液中浸渍，乳胶液温度控制为35-40℃；并且在乳胶液中采用多次循环浸渍；
（2）浸渍后的管材采用辐射烘干进行胶凝，辐射烘干的温度为60℃，在经过辐射烘干后，浸渍的乳胶得到胶凝状态；
（3）将胶凝状态的管材浸入热水中浸渍，热水温度为80℃；在浸渍过程中辅助超声配合，浸渍时间为1-2min；
（4）浸热水后的管材进行硫化处理；经过硫化处理后的管材，其外层的乳胶管层包覆于内层的弹性管层上，从而得到复合乳胶管。
具体的，内层的弹性管层所用的TPE或TPR材料按重量份数计，包括以下组分：
SBS嵌段共聚物80份，PP30份，PS30份，HDPE10份，纳米二氧化钛8份，纳米白炭黑3份，抗氧化剂1.5份，增塑剂0.3份，白油10份，氢氧化铝1份、氢氧化镁3份，偶联剂5份，其他助剂10份。
外层的乳胶管层所用的乳胶液按重量份数计包括以下组分：
改性天然胶乳80份，顺式聚异戊二烯40份，促进剂20份，分散剂5份，补强剂30份。
其中改性天然胶乳的改性方法为：将100份的天然胶乳与20份的苯乙烯混合成混合液，然后再混合液中加入5份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，5份的N,N-二甲基丙烯酰胺，1份的亚硫酸钠，同时，调节pH为6-6.5；然后加入1份的过氧化羟基异丙苯和0.5份的乙二胺四乙酸，加热至55-65℃，反应1h，得到改性天然胶乳。
实施例4：上述复合乳胶管的的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、内层的弹性管层挤出成型：首先配制原料，按照既定比例将原料放入挤出机中进行挤出，在挤出管材后，通过水冷成型，得到内层的弹性管层；
步骤二、外层的乳胶管层的浸渍成型：
（1）首先配制乳胶液，然后将制备得到的弹性管层在乳胶液中浸渍，乳胶液温度控制为35-40℃；并且在乳胶液中采用多次循环浸渍；
（2）浸渍后的管材采用辐射烘干进行胶凝，辐射烘干的温度为60-80℃，在经过辐射烘干后，浸渍的乳胶得到胶凝状态；
（3）将胶凝状态的管材浸入热水中浸渍，热水温度为75-80℃；在浸渍过程中辅助超声配合，浸渍时间为1-2min；
（4）浸热水后的管材进行硫化处理；经过硫化处理后的管材，其外层的乳胶管层包覆于内层的弹性管层上，从而得到复合乳胶管。
具体的，内层的弹性管层所用的TPE或TPR材料按重量份数计，包括以下组分：
SBES嵌段共聚物60份，PP45份，PS25份，HDPE15份，纳米二氧化钛5份，纳米白炭黑8份，抗氧化剂0.5份，增塑剂0.8份，白油5份，氢氧化铝3份、氢氧化镁1份，偶联剂10份，其他助剂1份。
外层的乳胶管层所用的乳胶液按重量份数计包括以下组分：
改性天然胶乳50份，顺式聚异戊二烯60份，促进剂5份，分散剂20份，补强剂15份。
其中改性天然胶乳的改性方法为：将100份的天然胶乳与20份的苯乙烯混合成混合液，然后再混合液中加入5份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，5份的N,N-二甲基丙烯酰胺，1份的亚硫酸钠，同时，调节pH为6-6.5；然后加入1份的过氧化羟基异丙苯和0.5份的乙二胺四乙酸，加热至55-65℃，反应1h，得到改性天然胶乳。
上述中，内层的弹性管层所用的TPE或TPR材料，经过测试，具有以下物性参数：
物性 测试方法 测试结果
邵氏硬度 ASTM-D2240 30-35
拉伸强度 ASTM-D412 12-15.6kg/cm<sup>2</sup>
伸长率 ASTM-D638 800-860%
收缩率 ASTM-D395 2.2-2.5%
撕裂强度 ASTM-D624 80-85KN/m
本案的内层的弹性管层所用的TPE或TPR材料，具有较好的弹性性格，能够配合外层的乳胶管层达到具有更好的弹性的复合乳胶管。
本案制备的天然胶乳，进行了接枝改性方法制备得到改性胶乳，该改性胶乳具有很好的耐温性能，耐温达200℃左右，抗冻耐僵硬性能较好，在-20℃，同样具有很好的使用效果；同时，与天然胶乳相比，制备的乳胶管韧性更好，从而具有更好的抗撕裂性能。
以上所述的实施例只是本发明的较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种复合乳胶管，其特征在于：包括内层的弹性管层和外层的乳胶管层；弹性管层为采用TPE或TPR材料通过挤出成型工艺挤出成型得到的挤出结构层，乳胶管层为采用乳胶溶液通过浸渍工艺制备的浸渍结构层，弹性管层与乳胶管层复合为一体。
2.根据权利要求1所述的一种复合乳胶管，其特征在于：弹性管层与乳胶管层的厚度比为1：1-6。
3.根据权利要求1或2所述的一种复合乳胶管，其特征在于：弹性管层外套设有网状结构层，网状结构层与乳胶管层复合为一体。
4.根据权利要求1所述的一种复合乳胶管，其特征在于：网状结构层为采用网状结构带螺旋缠绕结构。
5.根据权利要求1所述的一种复合乳胶管，其特征在于：网状结构层的厚度为乳胶管层的1/10-1/5。
6.根据权利要求1所述的一种复合乳胶管，其特征在于：所述弹性管层的外壁具有波纹结构。
7.根据权利要求1所述的一种复合乳胶管，其特征在于：所述弹性管层的外壁为螺旋波纹结构。
8.一种上述任一项权利要求所述的一种复合乳胶管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、内层的弹性管层挤出成型：首先配制原料，按照既定比例将原料放入挤出机中进行挤出，在挤出管材后，通过水冷成型，得到内层的弹性管层；
步骤二、外层的乳胶管层的浸渍成型：
（1）首先配制乳胶液，然后将制备得到的弹性管层在乳胶液中浸渍，乳胶液温度控制为35-40℃；并且在乳胶液中采用多次循环浸渍；
（2）浸渍后的管材采用辐射烘干进行胶凝，辐射烘干的温度为60-80℃，在经过辐射烘干后，浸渍的乳胶得到胶凝状态；
（3）将胶凝状态的管材浸入热水中浸渍，热水温度为75-80℃；在浸渍过程中辅助超声配合，浸渍时间为1-2min；
（4）浸热水后的管材进行硫化处理；经过硫化处理后的管材，其外层的乳胶管层包覆于内层的弹性管层上，从而得到复合乳胶管。
9.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于：内层的弹性管层所用的TPE或TPR材料按重量份数计，包括以下组分：
SBS嵌段共聚物或SBES嵌段共聚物60-80份，PP30-45份，PS25-30份，HDPE10-15份，纳米二氧化钛5-8份，纳米白炭黑3-8份，抗氧化剂0.5-1.5份，增塑剂0.3-0.8份，白油5-10份，氢氧化铝1-3份、氢氧化镁1-3份，偶联剂5-10份，其他助剂1-10份。
10.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于：外层的乳胶管层所用的乳胶液按重量份数计包括以下组分：改性天然胶乳50-80分，顺式聚异戊二烯40-60份，促进剂5-20份，分散剂5-20份，补强剂15-30份。
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