专利名称：发动机排气后处理软管的制作方法
技术领域：
本发明涉及橡胶软管，具体涉及一种用于汽车发动机排气后处理的复合软管(包括废气再循环系统软管和蜗轮增压器胶管)。
背景技术：
为降低机动车尾气中颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)排放量，提升空气质量，2007 年1月1日起，北京开始对柴油车实施国IV排放标准(等同于欧IV)。作为达到国IV排放标准的核心一发动机，现在公认比较成熟，能够实现柴油发动机欧IV排放的技术一排气后处理的技术路线有三种EGR+P0C (废气再循环+微粒催化氧化器)、EGR+DPF(废气再循环+微粒捕集器)和SCR (选择性催化还原)。废气再循环(EGR)是通过EGR传感器软管启动开关信号对废气进行随机控制，由 EGR废气软管将定量废气引入柴油机进气系统中，再循环到燃烧室内，这有利于点火延迟， 增加了参与反应物质的热容量以及C02、H2O, N2等惰性气体的对氧气的稀释作用，从而可降低燃烧最高温度，减少NOx的生成。废气再循环量是通过EGR废气软管的进气流量和EGR气门的升程EGR传感器软管相结合来反映的，因此在EGR废气再循环系统中最关键因素之一就是EGR软管。随着汽车排放标准的越来越严格，不仅为了满足环保要求，并且需要满足客户的要求，因此必须从源头控制汽车的废气排放。又由于废气再循环(EGR)系统中的软管热负荷大、承压大和持续时间又较长，所以对该软管提出了越来越高的要求。主要从以下三方面考虑(1)更高的温度从外部来说，发动机盖下的温度较高，EGR软管必须能够承受260°C的工作温度， 287°C的间歇温度。EGR关断时，排气部件产生的辐射还会对软管产生数小时的作用。从内部来说，即使通过冷却器，废气再循环气体的温度还是会比正常进气温度提高许多，这就要求软管的材料能承受260°C的内部温度。(2)更高的压力和脉冲增加了涡轮增压器的发动机要求软管能在0. 34Mpa(3. 5kgf/cm2)的压力下正常工作；对于安装双级涡轮引擎的EGR软管，要求其在0.48Mpa(4Jkgf/Cm2)的压力下正常工作。因此EGR软管必须能够承受这些增加的压力而无横向纵向膨胀或变形，并能在排气脉冲的长期影响下不脱层开裂。(3)更强的腐蚀由于目前中国的燃油中硫的含量基本是大于500ppm，燃油和润滑油中的硫参与燃烧后形成的SOx与水蒸气混合生成酸性腐蚀物，这会对EGR管路产生严重的腐蚀，这就意味着软管必须设计和制作一层耐腐蚀性的内层材料。目前国内只有少数企业能够生产可用于柴油发动机涡轮增压器的胶管，其中可以做到耐高温耐高压耐腐蚀的，就更是凤毛麟角。中国第一汽车集团公司的专利号为ZL200620028879. 1的专利提出了一种内层为氟橡胶，中间层为增强编织层，外层为硅胶的涡轮增压胶管，但是该专利只能做到在20(TC，0. 4Mpa的条件下胶管不爆裂。因此，提供一种具有耐高温高压、耐腐蚀性能的发动机排气后处理软管是目前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管，其采用复合制作，制作工艺简单，成本相对较低且性能优良。为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案技术方案1、本发明提供一种耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管，由内胶层、骨架层和外胶层层叠组成，它的特点是，所述内胶层是G型氟胶层，所述骨架层是硅胶压延芳纶布，所述外胶层是硅橡胶；所述内胶层由下述原料制备而成G型氟橡胶100质量份，补强填料10 30质量份，过氧化物硫化剂1 6质量份，异氰脲酸三烯丙酯1 6质量份；所述骨架层由高断裂强度的芳纶布与含有粘接剂成分的低硬度硅胶，擦胶压延生产； 所述外胶层由下述原料制备而成硅橡胶100质量份，补强填料30 60质量份，结构控制剂5 10质量份，耐热添加剂1 5质量份，过氧化物硫化剂1 3质量份。所述的过氧化物硫化剂，可以是2，5_ 二甲基_2，5 二(叔丁基过氧)己烷。内胶层，直接与介质接触，其作用是支撑管体、保护骨架层。所述内胶层氟橡胶为偏氟乙烯、六氟乙烯、四氟乙烯及交联单体(含氟单体)的共聚物。氟橡胶是主链或侧链上的碳原子上接有电负性极强的氟原子的合成弹性体，氟原子保证了 C-C链的稳定性，使它具有其他橡胶不可比拟的耐油、耐化学药品性。含氟量大小，是影响硫化胶性能的主要因素。G型是在A型、B型的基础上，在主链上引进了少量可提供活泼交联中心的第四种含氟单体，G型的含氟量达69%，较前几种都高。所以，本发明选用G型氟橡胶作为基料。骨架层，是软管承受压力的主要部位。要求具有良好的耐曲挠性能；具有足够的强度。芳纶较聚酯熔点高、耐热性好、强度高。另外，由于骨架层数越多，强力越不均勻，易引发应力集中，但过少的布层又不能使软管有足够的承压能力。各胶层的附着力和制品的密实度，是影响软管抵抗脉冲疲劳的主要因素。各胶层的附着力与挂胶质量有关，挂胶方法有擦胶和贴胶两种，而擦胶能使胶料更好地渗入布缝，增加布与胶的附着力。通过对软管的受力分析和应力计算，为达到以上要求，并考虑到软管的耐高压、高温要求，本发明优选采用断裂强度为2750MPA的芳纶网格布(简称芳纶布)与邵氏硬度比内层胶及外层胶低10 20的甲基乙烯基硅橡胶擦胶压延生产，共四层。外胶层，是软管的保护层，其作用是保护骨架层及管体。要求具有良好的耐老化性能，具有良好的耐磨擦、耐撕裂性能。硅橡胶是以聚硅氧烷为主链的弹性体，而聚硅氧烷则由Si-o(硅-氧)链重复连接构成Si-o-Si链。由于Si-o键键能高达1014. 2kj/mol，故聚硅氧烷具有相当好的热稳定性。但是，硅橡胶在200 250°C时，会发生Si-o-Si裂解，裂解速度与生胶结构、填料及加入的耐热添加剂有关。选用甲基乙烯基硅橡胶，气相法白炭黑作为补强填料，两种或两种以上耐热添加剂并用可在300°C温度下使用，所以，本发明采用气相法白炭黑作为补强填料，两种或两种以上耐热添加剂并用的甲基乙烯基硅橡胶作为外胶层。
另外，氟橡胶为高极性的弹性体，根据相近相容原理，很难与低极性的硅橡胶粘合。本发明应用的过氧化物硫化体系对氟橡胶和硅橡胶都有效。异氰脲酸三烯丙酯(TAIC) 共硫化剂促进氟橡胶和硅橡胶粘合面分子产生扩散，形成化学键相互吸附，与硅烷耦合剂一起获得最佳粘合强度，实现氟橡胶与硅橡胶的共硫化。同时，该硫化体系使氟橡胶具有更好的耐高温和耐腐蚀性，使硅橡胶性能得到改善，具有最好的性价比。技术方案2、如技术方案1所述发动机排气后处理软管，它的特点是，所述内胶层氟橡胶为偏氟乙烯、六氟乙烯、四氟乙烯及一个交联单体的共聚物，含氟量达69%以上。技术方案3、如技术方案1所述发动机排气后处理软管，它的特点是，所述内胶层氟橡胶用过氧化物硫化体系硫化，该硫化体系含有异氰脲酸三烯丙酯1 6质量份。技术方案4、如技术方案1所述发动机排气后处理软管，它的特点是，所述骨架层骨架为断裂强度为2750MPA以上的Kevler芳纶网格布。技术方案5、如技术方案1所述发动机排气后处理软管，它的特点是，所述骨架层胶料为含有硅烷耦合剂和异氰脲酸三烯丙酯的甲基乙烯基硅橡胶。技术方案6、如技术方案1所述发动机排气后处理软管，它的特点是，所述骨架层胶料硬度比内层胶及外层胶硬度低10 20。技术方案7、如技术方案1所述发动机排气后处理软管，它的特点是，所述骨架层由擦胶压延生产，共四层。技术方案8、如技术方案1所述发动机排气后处理软管，它的特点是，所述外胶层为气相法白炭黑作为补强填料，含有两种或两种以上耐热添加剂并用的甲基乙烯基硅橡胶。技术方案9、一种发动机排气后处理系统，它的特点是，该发动机排气后处理系统包含有技术方案1至8之一所述的发动机排气后处理软管。本发明还提供一种制备发动机排气后处理软管的方法，包括下述步骤(1)、按配方G型氟橡胶100质量份，补强填料10 30质量份，过氧化物硫化剂 1 6质量份，异氰脲酸三烯丙酯1 6质量份，在开炼机上混炼后出片成5 15mm的胶片待用；(2)、按配方硅橡胶100质量份，补强填料30 60质量份，结构控制剂5 10质量份，耐热添加剂1 5质量份，过氧化物硫化剂1 3质量份，异氰脲酸三烯丙酯1 3 质量份，硅烷耦合剂0. 5 10质量份，在开炼机上混炼后出片成5 15mm的胶片待用；(3)、按配方娃橡胶100质量份，补强填料30 60质量份，结构控制剂5 10质量份，耐热添加剂1 5质量份，过氧化物硫化剂1 3质量份，在开炼机上混炼后出片成 5 15mm的胶片待用，0)、在三辊压延机上用步骤(1)所得的胶片制备氟胶内胶层，压延温度上辊为 60士 10°C，中辊为60士 10°C，下辊冷却水冷却，压延速度为1. 5 3m/min，胶片厚度0. 2 1. Omm ；(5)、在三辊压延机上用步骤( 所得的胶片和芳纶布制备构成骨架层的胶布，压延温度上辊为50°C以下；中辊为20士 10°C ；下辊冷却水冷却；压延速度为1. 5 3m/min ； 胶布厚度0. 7 1. Omm ；(6)、在三辊压延机上用步骤C3)所得的胶片制备外胶层，压延温度上辊为50°C以下；中辊为20士 10°C ；下辊冷却水冷却；压延速度为1.5 3m/min，胶片厚度0. 5 1. Omm ；(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距，使用管芯包贴内胶层、胶布和外胶层，缠水布；通常是包贴一层内胶层，四层胶布，一层外胶层；(8)、采用两段硫化法硫化一段硫化在硫化罐中完成，硫化条件为150 1800C X 10 60min ；二段硫化在鼓风电热烘箱中完成，硫化条件为160 200°C X 1 4h ；(9)、脱管芯，解水布，切管头，制得发动机排气后处理软管。与现有技术相比，本发明产品能够承受260°C的工作温度和287°C的间歇温度。致密性高、各胶层的粘接性强，能长期在排气脉冲的影响下正常工作而不脱层开裂。管体应力分布均勻，爆破压力达2. 4Pa，能在极度负荷2. 15Mpa(22kgf/cm2)下正常工作。该软管还具有优良的耐油、耐酸性腐蚀物性能。本发明提供的制备发动机排气后处理软管的方法操作简单，成本低。
图1为本发明提供的软管横截面示意图；图2为本发明提供的软管的生产工艺流程图。附图标记说明1、内胶层2、骨架层3、外胶层
具体实施例方式实施例中所用原材料可以是市售的，本技术领域常用的材料。如图1所示，本发明提供的耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管，由内胶层1、骨架层2和外胶层3组成。下面通过实施例来详细说明本发明提供的技术方案。实施例1 制备本发明提供的耐高温高压、耐腐蚀的发动机排气后处理软管，包括如下步骤(1)、按配方G型氟橡胶100质量份，补强填料30质量份，过氧化物硫化剂3量份， 异氰脲酸三烯丙酯3质量份，在开炼机上混炼后出片成5mm的胶片待用；(2)、按配方硅橡胶100质量份，补强填料50质量份，结构控制剂5质量份，耐热添加剂5质量份，过氧化物硫化剂2质量份，异氰脲酸三烯丙酯3质量份，硅烷耦合剂5质量份，在开炼机上混炼后出片成5mm的胶片待用；(3)、按配方硅橡胶100质量份，补强填料60质量份，结构控制剂5质量份，耐热添加剂5质量份，过氧化物硫化剂2质量份，在开炼机上混炼后出片成5mm的胶片待用，0)、在三辊压延机上用步骤(1)所得的胶片制备氟胶内胶层，压延温度上辊为 600C，中辊为60°C，下辊冷却水冷却，压延速度为3m/min，胶片厚度0. 2mm ；(5)、在三辊压延机上用步骤( 所得的胶片和芳纶布制备构成骨架层的胶布，压延温度上辊为50°C ；中辊为20°C ；下辊冷却水冷却；压延速度为3m/min ；胶布厚度0. 7mm ；
(6)、在三辊压延机上用步骤( 所得的胶片制备外胶层，压延温度上辊为50°C ； 中辊为20°C ；下辊冷却水冷却；压延速度为;3m/min，胶片厚度1. Omm ；(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距，使用25mm的管芯包贴内胶层、胶布和外胶层，缠水布；包贴一层内胶层；包贴四层胶布，骨架层厚2. 8mm ；包贴一层外胶层；(8)、采用两段硫化法硫化一段硫化在硫化罐中完成，硫化条件为 1800C X30min ；二段硫化在鼓风电热烘箱中完成，硫化条件为200°C Xlh ；(9)、脱管芯，解水布，切管头，制得内径25mm，长度20m的软管，用作发动机排气后
处理软管。软管的生产工艺流程可参考图2所示。本发明提供的实施例1所制得的发动机排气后处理软管的性能测试结果如下
权利要求
1.一种具有耐高温高压、耐腐蚀性能的发动机排气后处理软管，由内胶层、骨架层和外胶层层叠组成，其特征在于，所述内胶层是G型氟橡胶，所述骨架层是硅胶压延芳纶布， 所述外胶层是硅橡胶；所述内胶层由下述原料制备而成G型氟橡胶100质量份，补强填料 10 30质量份，过氧化物硫化剂1 6质量份；所述骨架层由高断裂强度的芳纶布与含有粘接剂成分的低硬度硅胶，擦胶压延生产；所述外胶层由下述原料制备而成硅橡胶100质量份，补强填料30 60质量份，结构控制剂5 10质量份，耐热添加剂1 5质量份，过氧化物硫化剂1 3质量份。
2.如权利要求1所述发动机排气后处理软管，其特征在于，所述内胶层氟橡胶为偏氟乙烯、六氟乙烯、四氟乙烯及一个交联单体的共聚物，含氟量达69%以上。
3.如权利要求1所述发动机排气后处理软管，其特征在于，所述内胶层氟橡胶用过氧化物硫化体系硫化，该硫化体系含有异氰脲酸三烯丙酯1 6质量份。
4.如权利要求1所述发动机排气后处理软管，其特征在于，所述骨架层骨架为断裂强度为2750MPA以上的Kevler芳纶网格布。
5.如权利要求1所述发动机排气后处理软管，其特征在于，所述骨架层胶料为含有硅烷耦合剂和异氰脲酸三烯丙酯的甲基乙烯基硅橡胶。
6.如权利要求1所述发动机排气后处理软管，其特征在于，所述骨架层胶料硬度比内层胶及外层胶硬度低10 20。
7.如权利要求1所述发动机排气后处理软管，其特征在于，所述骨架层由擦胶压延生产，共四层。
8.如权利要求1所述发动机排气后处理软管，其特征在于，所述外胶层为气相法白炭黑作为补强填料，含有两种或两种以上耐热添加剂并用的甲基乙烯基硅橡胶。
9.一种发动机排气后处理系统，其特征在于，该发动机排气后处理系统包含有权利要求1至8之一所述的发动机排气后处理软管。
10.一种制备如权利要求1至8之一所述的发动机排气后处理软管的方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤(1)、按配方G型氟橡胶100质量份，补强填料10 30质量份，过氧化物硫化剂1 6 质量份，异氰脲酸三烯丙酯1 6质量份，在开炼机上混炼后出片成5 15mm的胶片待用；(2)、按配方硅橡胶100质量份，补强填料30 60质量份，结构控制剂5 10质量份，耐热添加剂1 5质量份，过氧化物硫化剂1 3质量份，异氰脲酸三烯丙酯1 3质量份，硅烷耦合剂0. 5 10质量份，在开炼机上混炼后出片成5 15mm的胶片待用；(3)、按配方硅橡胶100质量份，补强填料30 60质量份，结构控制剂5 10质量份，耐热添加剂1 5质量份，过氧化物硫化剂1 3质量份，在开炼机上混炼后出片成5 15mm的胶片待用，G)、在三辊压延机上用步骤⑴所得胶片制备氟胶内胶层，压延温度上辊为 60士 10°C，中辊为60士 10°C，下辊冷却水冷却，压延速度为1. 5 3m/min，胶片厚度0. 2 1. Omm ；(5)、在三辊压延机上用步骤( 所得胶片和芳纶布制备构成骨架层的胶布，压延温度上辊为50°C以下；中辊为20士 10°C ；下辊冷却水冷却；压延速度为1. 5 3m/min ；胶布厚度0. 7 1. Omm ；(6)、在三辊压延机上用步骤C3)所得胶片制备外胶层，压延温度上辊为50°C以下；中辊为20士 10°C ；下辊冷却水冷却；压延速度为1. 5 3m/min，胶片厚度0. 5 1. Omm ；(7)、调整三辊夹布胶管成型机辊距，使用管芯包贴内胶层、胶布和外胶层，缠水布；(8)、采用两段硫化法硫化一段硫化在硫化罐中完成，硫化条件为150 1800C X 10 60min ；二段硫化在鼓风电热烘箱中完成，硫化条件为160 200°C X 1 4h ；(9)、脱管芯，解水布，切管头，制得发动机排气后处理软管。
全文摘要
本发明涉及橡胶软管，具体涉及一种用于汽车发动机排气后处理的复合软管。本发明提供一种具有耐高温高压、耐腐蚀性能的发动机排气后处理软管，由内胶层、骨架层和外胶层层叠组成，所述内胶层是G型氟橡胶，所述骨架层是硅胶压延芳纶布，所述外胶层是硅橡胶；所述内胶层由下述原料制备而成G型氟橡胶100质量份，补强填料10～30质量份，过氧化物硫化剂1～6质量份；所述骨架层由高断裂强度的芳纶布与含有粘接剂成分的低硬度硅胶，擦胶压延生产；所述外胶层由下述原料制备而成硅橡胶100质量份，补强填料30～60质量份，结构控制剂5～10质量份，耐热添加剂1～5质量份，过氧化物硫化剂1～3质量份。
文档编号B32B25/20GK102305120SQ2011102832
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者施许念 申请人:施许念