耐高温电加热胶管的制作方法
【专利摘要】耐高温电加热胶管，包括外胶层、骨架层和内胶层，所述骨架层位于外胶层和内胶层之间；所述内胶层和骨架层之间由内到外依次设置有内胶保护层、加热层和保温层，所述内胶保护层为棉线编织而成的薄层，所述加热层为由镍铬电热丝缠绕而成的薄层，所述保温层为由保温材料编织而成的薄层；所述骨架层为包括两层钢丝缠绕层，所述两层钢丝缠绕层之间设有中胶层。通过上述结构设计，本申请所述的耐高温电加热胶管实现了加热、保温的技术指标；满足软管的耐压要求，又满足软管柔软的要求。
【专利说明】耐高温电加热胶管
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型属于橡胶制品，具体涉及一种胶管，尤其涉及一种耐高温电加热胶管。
【背景技术】
[0002]耐高温电加热软管是油田输送原油的重要器材，主要用于和油田检修车配套使用。冬季采油时，由于原油凝固点高(大约30°C)、环境温度低(大约-30°C?-40°C)以及管路不加热保温，往往导致的原油凝固，从而造成原油的输送不能顺利进行，给生产造成了重大的损失。另外，胶管需要在60°C?80°C的环境下长期使用，因此内胶要具有优异的耐油性能、耐高温150°C的性能。为了满足这一要求，输送原油的胶管需要满足以下几个条件:(I)具有加热、保温的功能；(2)具有耐高温、耐油、耐压、耐曲挠等性能。然而，现有的胶管难以同时满足上述要求。
实用新型内容
[0003]为了解决现有胶管所存在的问题，本实用新型提供了一种耐高温电加热胶管。
[0004]本实用新型的技术方案:耐高温电加热胶管，包括外胶层、骨架层和内胶层，所述骨架层位于外胶层和内胶层之间；所述内胶层和骨架层之间由内到外依次设置有内胶保护层、加热层和保温层，所述内胶保护层为棉线编织而成的薄层，所述加热层为由镍铬电热丝缠绕而成的薄层，所述保温层为由保温材料编织而成的薄层；所述骨架层为包括两层钢丝缠绕层，所述两层钢丝缠绕层之间设有中胶层。
[0005]优选的是，所述内胶层的厚度为2.5-3.0mm，所述内胶保护层用的棉线为32s/2棉线，所述镍铬电热丝的直径为0.31_，所述保温材料为玻璃纤维。
[0006]优选的是，所述钢丝编织层的编织角度等于平衡角度，所述平衡角度为55°。
[0007]其中，所述中胶层设置在胶管结构中的两个骨架层之间，用以隔离相邻骨架材料，以避免和缓冲胶管在脉冲压力下的反复作用下相互摩擦，改善胶管的疲劳现象，从而达到延长胶管使用寿命的目的。同时，通过中胶层把内胶层和骨架层等粘结成一个整体，提高了胶管结构的致密性和整体性，从而提高了胶管的承压性能。
[0008](一)胶料的配方设计:
[0009]1.内胶层，所述内胶层的配方为:按质量分数计，包括90-110份氢化丁腈橡胶，5-7份活性剂，4.5-6.5份硫化剂，0.5-1.5份促进剂，45-65份补强剂，1-2份增塑剂，2-3份防老剂。
[0010]所述内胶层以氢化丁腈橡胶1020为主，所述氢化丁腈橡胶由腈基、亚甲基链和少量C=C双键组成；其中饱和的亚甲基链赋予氢化丁腈橡胶优异的橡胶弹性、耐热性、耐老化性和低温屈挠性，而腈基赋予耐油性；少量的C=C双键的存在，使其可以用硫磺硫化。
[0011]所述氢化丁腈橡胶采用过氧化物硫化体系，所述硫化剂采用过氧化二异丙苯，用量为3份，采用的助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)，用量为2.5份，采用的促进剂DM用量为1.0份，胶料的强伸性能和耐高温性能好。硫化活性剂采用氧化锌和硬脂酸，氧化锌用量一般为1.0?5.0份，硬脂酸的用量一般为1.0份。
[0012]氢化丁腈橡胶属于拉伸结晶型橡胶，本身强力高；炭黑是氢化丁腈橡胶使用的主要补强剂。虽然高耐磨炭黑、快压出炭黑对氢化丁腈橡胶的补强效果好，然而高耐磨炭黑胶料的门尼黏度大、混炼时能耗大，快压出炭黑的压出工艺性能比高耐磨炭黑好，所以补强剂选用快压出炭黑。
[0013]氢化丁腈橡胶常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯类、癸二酸酯类、己二酸酯类及磷酸三甲苯酯等，其特点是能增加胶料的弹性，降低其硬度并减小压缩变形。当要求耐高温时，选用磷酸三甲苯酯较好，故选用磷酸三甲苯酯为增塑剂。
[0014]氢化丁腈橡胶料选用防老剂时，可采取单用或并用的形式，一般用量为1.5?2.5份。在不喷霜和不影响物理机械性能的情况下，用量可达3?5份。选择醛胺反应生成物RD和硫醇基苯并咪唑MB并用作为防老剂，提高胶料的耐高温老化性能。
[0015]2.中胶层，所述中胶层的配方为:按质量分数计，包括90-110份橡胶，0.5-1.5份活性剂，10-12份硫化剂，1-2份促进剂，32-48份补强剂，16-24份增塑剂，2_3份防老剂，20-30份粘合剂，所属橡胶由质量比为1:1的氯丁橡胶A90和氢化丁腈橡胶1020组成。
[0016]所述中胶以粘合性能好的氯丁橡胶A90并用耐高温性能好的氢化丁腈橡胶1020为主体胶料。所述氯丁橡胶分子链的双键上连接有氯原子极性集团，赋予氯丁橡胶优良的耐老化性能、耐燃性能、耐油、耐溶剂性能和较大的拉伸强度；由于分子中含有氯原子，使双键部位的活性下降，因此用硫磺硫化的方法受到限制。普遍采用金属氧化物作为酸接受体的硫化体系。氯丁橡胶和氢化丁腈橡胶并用的胶料硫化体系采用金属氧化物和过氧化物并用，金属氧化物氧化镁一般为4份，氧化锌为5份，过氧化二异丙苯2份，促进剂采用DM和NA-22并用，DM用量为1.0份，NA-22为0.5份。
[0017]氯丁橡胶属于结晶性橡胶，粘合性好，其纯胶就具有较高的拉伸强度和粘合强度。各种补强剂炭黑对氯丁橡胶和氢化丁腈橡胶并用的物理机械性能影响见表4。高耐磨炭黑和快压出炭黑的粘和性能好，然而高耐磨炭黑能提高并用胶的强度，但混炼时能耗大，且快压出炭黑对并用胶有较大的伸长率，且快压出炭黑能改进胶料的工艺性能，所以补强剂选用快压出炭黑。
[0018]氯丁橡胶和氢化丁腈橡胶并用的胶料常用的软化增塑剂有石油系油和芳香系油；当要求高温性能时，需要使用酯类增塑剂。酯的软化效果比油大，一般4份油与3份酯的作用相当，但酯的用量不宜过多，否则会造成粘辊。所以，选用古马隆树脂和磷酸三甲苯酯做增塑剂，提高胶料的耐高温性能和粘合性能。
[0019]虽然氯丁橡胶的耐老化性能较好，但在长期的使用过程中，由于受热、光、氧的作用，会逐渐氧化分解，致使物理机械性能下降；同时在氧化分解过程中还会放出氯化氢，腐蚀纤维织物。所以也要需配用适当的防老剂，以进一步提高其耐老化性能，因此选用对苯二胺衍生物类401NA和苯基萘胺类D并用。
[0020](二)胶管的结构设计
[0021]所述耐高温电加热胶管的结构由内胶层、保护层、加热层、保温层、骨架层、中胶层和增强层组成。
[0022]为了避免工艺过程中的内胶损伤，减少赶胶量，在胶管的内胶层表面设置了内胶保护层。所述内胶保护层选用32s/2棉线作为内胶保护层材料，采用编织结构，提高密着力，保证胶管整体的致密性。
[0023]在内胶保护层外面，缠绕一层加热材料，该加热材料选用0.31mm粗镍铬电热丝，合股后按一定螺距缠绕，保证胶管的加热功能。
[0024]为了避免热量向外扩散，减少热量散失，在电热丝外面编织一层保温材料，所述保温材料采用玻璃纤维，因玻璃纤维导热系数小，保温效果好。
[0025]考虑到软管的整体性能、耐压强度、工艺可行性和使用环境的现状，所述内胶层的厚度确定为2-3mm。
[0026]编织角度是赋予胶管良好性能的关键，当编织角度等于平衡角度时，在内压作用下胶管可以保持长度和直径不变，从而使骨架层材料达到最佳效果，所述骨架层的编织角度米用平衡角α =55 。
[0027]软管的增强层采用两层棉线编织结构，其耐压强度可达7.4MPa，而实际使用中胶管的工作压力为1.0MPa，安全系数为4的软管爆破压力为4.0MPa ;因此，所述耐高温电加热胶管在结构上采用两层棉线编织结构，既可满足软管的耐压要求，又满足软管柔软的要求。
[0028]本实用新型的有益效果:
[0029](I)本申请所述的耐高温电加热胶管包括外胶层、骨架层和内胶层，所述内胶层和骨架层之间由内到外依次设置有内胶保护层、加热层和保温层；所述内胶保护层减少了工艺过程中内胶的损伤，保证了胶管整体结构的致密性，所述加热层则通过采用镍铬电热丝的缠绕，实现了胶管的加热功能，保温层则减少了胶管内部热量向环境的散失，保温效果好；通过上述结构设计，本申请所述的耐高温电加热胶管实现了加热、保温的技术指标。
[0030](2)本申请所述的耐高温电加热胶管的骨架层为两层钢丝编织层夹心中胶层的结构，所述钢丝编织层的编织角度与平衡角一致，在内压作用下胶管可以保持长度和直径不变，从而使骨架层材料达到最佳效果；所述中胶层用以隔离相邻骨架材料，以避免和缓冲胶管在脉冲压力下的反复作用下相互摩擦，改善胶管的疲劳现象，从而达到延长胶管使用寿命的目的；同时，通过中胶层把内胶层和骨架层等粘结成一个整体，提高了胶管结构的致密性和整体性，从而提高了胶管的承压性能。
[0031](3)本申请所述的耐高温电加热胶管的外胶层采用两层棉线编织结构，其耐压强度可达7.4MPa，既可满足软管的耐压要求，又满足软管柔软的要求。
[0032](4)本申请所述的耐高温电加热胶管的内胶和中胶均采用了最佳的胶料配方，基于特别设计的胶料配方以及胶管结构，所述耐高温电加热胶管的耐高温、耐油、耐压、耐曲挠的优良性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
[0035]实施例1:
[0036]耐高温电加热胶管，包括外胶层1、骨架层2和内胶层6，所述骨架层2位于外胶层I和内胶层6之间；所述内胶层6和骨架层2之间由内到外依次设置有内胶保护层5、加热层4和保温层3，所述内胶保护层5为棉线编织而成的薄层，所述加热层4为由镍铬电热丝缠绕而成的薄层，所述保温层3为由保温材料编织而成的薄层；所述骨架层2为包括两层钢丝编织层，所述编织角度等于平衡角度，所述平衡角度为55°。所述两层钢丝编织层之间设有中胶层。所述内胶层6的厚度为2.5mm，所述内胶保护层5采用的棉线为32s/2棉线，所述镍铬电热丝的直径为0.31_，所述保温材料为玻璃纤维。
[0037]所述内胶层的配方为:按质量分数计，包括90份氢化丁腈橡胶，6份活性剂，6.5份硫化剂，0.5份促进剂，50份补强剂，2份增塑剂，2份防老剂。所述中胶层的配方为:按质量分数计，包括45份氯丁橡胶A90，45份氢化丁腈橡胶1020，I份活性剂，12份硫化剂，I份促进剂，40份补强剂，24份增塑剂，2份防老剂，25份粘合剂。
[0038]实施例2:
[0039]耐高温电加热胶管，包括外胶层1、骨架层2和内胶层6，所述骨架层2位于外胶层I和内胶层6之间；所述内胶层6和骨架层2之间由内到外依次设置有内胶保护层5、加热层4和保温层3，所述内胶保护层5为棉线编织而成的薄层，所述加热层4为由镍铬电热丝缠绕而成的薄层，所述保温层3为由保温材料编织而成的薄层；所述骨架层2为包括两层钢丝编织层，所述编织角度等于平衡角度，所述平衡角度为55°。所述两层钢丝编织层之间设有中胶层。所述内胶层6的厚度为2.8mm，所述内胶保护层5采用的棉线为32s/2棉线，所述镍铬电热丝的直径为0.31_，所述保温材料为玻璃纤维。
[0040]所述内胶层的配方为:按质量分数计，包括50份氯丁橡胶A90，50份氢化丁腈橡胶1020，7份活性剂，4.5份硫化剂，I份促进剂，65份补强剂，I份增塑剂，2.5份防老剂。所述中胶层的配方为:按质量分数计，包括100份橡胶，1.5份活性剂，10份硫化剂，1.5份促进齐U，48份补强剂，16份增塑剂，2.5份防老剂，30份粘合剂。
[0041]实施例3:
[0042]耐高温电加热胶管，包括外胶层1、骨架层2和内胶层6，所述骨架层2位于外胶层I和内胶层6之间；所述内胶层6和骨架层2之间由内到外依次设置有内胶保护层5、加热层4和保温层3，所述内胶保护层5为棉线编织而成的薄层，所述加热层4为由镍铬电热丝缠绕而成的薄层，所述保温层3为由保温材料编织而成的薄层；所述骨架层2为包括两层钢丝编织层，所述编织角度等于平衡角度，所述平衡角度为55°。所述两层钢丝编织层之间设有中胶层。所述内胶层6的厚度为3.0mm，所述内胶保护层5采用的棉线为32s/2棉线，所述镍铬电热丝的直径为0.31_，所述保温材料为玻璃纤维。
[0043]所述内胶层的配方为:按质量分数计，包括55份氯丁橡胶A90，55份氢化丁腈橡胶1020，5份活性剂，5.5份硫化剂，1.5份促进剂，45份补强剂，1.5份增塑剂，3份防老剂。所述中胶层的配方为:按质量分数计，包括110份橡胶，0.5份活性剂，11份硫化剂，2份促进齐IJ，32份补强剂，20份增塑剂，3份防老剂，20份粘合剂。
【权利要求】
1.耐高温电加热胶管，包括外胶层(I)、骨架层(2)和内胶层￠)，所述骨架层(2)位于外胶层(I)和内胶层(6)之间，其特征在于:所述内胶层(6)和骨架层(2)之间由内到外依次设置有内胶保护层(5)、加热层(4)和保温层(3)，所述内胶保护层(5)为棉线编织而成的薄层，所述加热层(4)为由镍铬电热丝缠绕而成的薄层，所述保温层(3)为由保温材料编织而成的薄层；所述骨架层(2)为包括两层钢丝编织层，所述两层钢丝编织层之间设有中胶层；所述内胶层(6)的厚度为2.5-3.0mm，所述内胶保护层(5)用的棉线为32s/2棉线，所述镍铬电热丝的直径为0.31mm，所述保温材料为玻璃纤维；所述钢丝编织层的编织角度等于平衡角度，所述平衡角度为55°。
【文档编号】C08L11/00GK204042233SQ201420161233
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】刘刚, 王永福, 徐立锋, 曲承祥 申请人:青岛橡六胶管有限公司