专利名称：：对位芳族聚酰胺通风管及其应用，以及对位芳族聚酰胺在通风管中的应用的制作方法
技术领域：
：本发明涉及对位芳族聚酰胺的应用。更具体地说，涉及包含对位芳族聚酰胺的通风管及其应用，以及对位芳族聚酰胺在通风管中的应用。
背景技术：
：通风管通常用于矿井或其它区域中以将新鲜的空气引入工作区域中并将废气交换出去，所述废气可以是空气与一些易燃、易爆炸且有毒的气体的混合物。在爆炸性采矿作业中，通风管置于爆炸点的前面，以用新鲜的空气快速地稀释易燃、易爆且有毒的气体。因此，通风管的材料要求具有耐爆炸性、耐冲击性、耐切割性和阻燃性，以将事故减到最少。常规的用于爆炸性矿井中的通风管使用玻璃纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇(维尼纶)纤维等作为增强骨架材料。玻璃纤维具有较高的拉伸强度，但是其织物的撕裂强度较差。有机纤维如聚酯纤维、维尼纶纤维非常柔韧，但是它们的拉伸强度不高，并且不阻燃。因此，这些常规的用于通风管的材料的寿命非常短，故发生事故的危险非常高。迄今为止，现有技术中尚未制造出同时具有非常高的拉伸强度、撕裂强度、柔韧性和阻燃性，对爆炸冲击具有良好的耐受性的通风管。因此，本领域迫切需要开发一种同时具有非常高的拉伸强度、撕裂强度、柔韧性和阻燃性，对爆炸冲击具有良好的耐受性的通风管。
发明内容本发明的目的就是提供一种同时具有非常高的拉伸强度、撕裂强度、柔韧性和阻燃性，对爆炸冲击具有良好的耐受性的通风管，该通风管可很好地应用于爆炸性采矿区域中。一方面，本发明提供了一种通风管，它包括.-包含对位芳族聚酰胺纤维的织物层；以及涂覆在所述织物层内部和/或外部的聚合物或聚合物共混物层。在一个优选的实施方式中，所述对位芳族聚酰胺选自聚对苯二甲酸对苯二胺(即，聚对苯二甲酰对苯二胺)、聚对苯二甲酸对苯二胺的共聚物、聚对苯甲酰胺、聚对苯甲酰胺的共聚物、聚砜酰胺、聚砜酰胺的共聚物、以及它们的混合物。在另一个优选的实施方式中，所述聚合物包括聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、氯醚橡胶、氯磺化聚乙烯、氟橡胶、硅橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂等以及它们的混合物；所述聚合物共混物包括所述聚合物与选自下组的至少一种物质的共混物溶剂、增塑剂、填充剂、阻燃剂、硫化剂、防老剂、硫化促进剂、抗氧化剂、增强改性剂、增韧改性剂、防焦剂、抗紫外光稳定剂、抗静电剂、触变剂、热稳定剂和润滑剂。在另一个优选的实施方式中，所述织物层中的至少一个编织方向由100%对位芳族聚酰胺纤维构成，或者由5-100%对位芳族聚酰胺纤维与0-95%其它纤维的混合纱构成，其中，所述其它纤维包括玻璃纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、棉纤维、维尼纶纤维、人造丝纤维、粘胶纤维、氨纶纤维、氯纶纤维、腈纶纤维、玄武岩纤维、对位芳族聚酰胺短纤维、聚酯短纤维、聚酰胺短纤维、聚乙烯醇短纤维、玻璃短纤维、人造丝短纤维、维尼纶短纤维、粘胶短纤维、氨纶短纤维、氯纶短纤维、腈纶短纤维、以及它们的混合物。在另一个优选的实施方式中，所述100%对位芳族聚酰胺纤维或者混合纱是加捻的或不加捻的；所述加捻的100%对位芳族聚酰胺纤维或混合纱的加捻系数是0-25，其中，加捻系数定义如下加縣数=絲加飾^^73式中，旦尼尔数是指每9000米纤维的质量，以克计。na,J,.、山A"c:r"、_ii/.门1"p=j/,7^rCn/'士^;丄/山〕口cin住力一'1、迈H'、J头刀祖刀工、T，尸/T讼y、'矽J乂云。勺Sil口JW外IH1-乂'l干5虫乂夂人_]3000N/50腿。在另一个优选的实施方式中，所述织物层与聚合物或聚合物共混物层之间的粘合强度大于20N/25mm。另一方面，本发明涉及上述通风管在易于发生爆破或爆炸的地点中的应用。在一个优选的实施方式中，所述发生爆破或爆炸的地点是矿井或坑道。再一方面，本发明涉及对位芳族聚酰胺纤维在通风管中的应用。图1是根据本发明一个实施方式的聚合物或聚合物共混物层涂覆在包含对位芳族聚酰胺纤维的织物层的外部的通风管结构的截面图。图2是根据本发明另一个实施方式的聚合物或聚合物共混物层涂覆在包含对位芳族聚酰胺纤维的织物层的内部的通风管结构的截面图。图3是根据本发明再一个实施方式的聚合物或聚合物共混物层涂覆在包含对位芳族聚酰祐纤维的织物层的外部和内部的通风管结构的截面图。本领域技术人员应当理解，图1-3中所示的大小及比例并不代表实际的大小和比例。具体实施例方式本发明的发明人在进行了广泛而深入的研究之后发现，对位芳族聚酰胺纤维是强度非常高的有机纤维，它本身具有阻燃性，极限氧指数为29，在从火中取出后具有良好的自熄性；其织物具有柔韧性，在经向和讳向都具有非常高的强度，包括拉伸强度和撕裂强度；故其非常适于用作用在爆炸性矿井中的通风管的增强骨架材料；与常规的玻璃纤维、维尼纶纤维或聚酯纤维产品相比，能显著改善发生爆炸或爆破的地下环境中的安全性。基于上述发现，本发明得以完成。在本发明的第一方面，提供了一种通风管，所述通风管包括包含对位芳族聚酰胺纤维的织物层；以及涂覆在所述织物层内部和/或外部的聚合物或聚合物共混物层。在本发明中，对位芳族聚敲胺是指ISO2076中定义的"para-ararmd"纤维，即，由酰胺键或酰亚胺键连接的芳香基团组成的线性聚合物，其中至少85%的酰胺键或酰亚胺键与芳香环直接连接，例如含有酰亚胺键，其数目不超过酰胺键。可用于本发明中的对位芳族聚酰胺没有特别的限制，可以是常规的对位芳族聚酰胺，其代表性的例子包括，但不限于聚对苯二甲酸对苯二胺，例如Kevla滞、Twaron、Heracron、Terlon禾aTervar、及其类似物；聚对苯二甲酸对苯二胺的共聚物，例如Technora、SVM、Armos和Rusar、及其类似物；聚对苯甲酰胺；聚对苯甲酰胺的共聚物；聚砜酰胺、聚砜酰胺的共聚物、以及它们的混合物。可用于本发明中的对位芳族聚酰胺可包括由以下分子式所示的结构组成的物质，但不仅限于这些具体的例子<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>式中，m和n表示上述结构单元在该分子链中的个数，或称聚合度，对m和n的数值没有特别的限制，可以是0、1、2或其它整数。在本发明的一个实施方式中，所述对位芳族聚酰胺纤维的织物层可以是连续编织的无缝风筒，也可以是由织物经缝接成的有缝风筒。可用于本发明中用于涂覆的聚合物没有特别的限制，可以是本领域常用的聚合物，其代表性的例子包括，但不限于聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、氯醚橡胶、氯磺化聚乙烯、氟橡胶、硅橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、酚酸树脂、以及它们的混合物；所述聚合物的共混物可包括所述聚合物与选自下组的至少一种常规物质的共聚物溶剂、增塑剂、填充剂、阻燃剂、硫化剂、防老剂、硫化促进剂、抗氧化剂、增强改性剂、增韧改性剂、防焦剂、抗紫外光稳定剂、抗静电剂、触变剂、热稳定剂和润滑剂。在本发明中，所述聚合物或聚合物共混物层可通过本领域常规的涂覆方法涂覆在所述织物层的内部和/或外部，所述涂覆方法包括，但不限于浸渍、涂刷和压延。可用于本发明中用于涂覆的聚合物在织物层上的涂覆厚度没有特别的限制。在本发明的另一个实施方式中，所述通风管还可以包括一覆盖层。在本发明的另一个实施方式中，所述织物层的编织工艺与方式没有特别的限制，可以是本领域常用的任何编织工艺，如针织、梭织等。在本发明的另一个实施方式中，所述织物层的结构没有特别的限制，可以是本领域常用的任何结构，如平纹、缎纹、斜纹、破斜纹、席纹、牛津、多轴向织物，直经直纬、整芯结构等以及它们的任何变化组织。在本发明的另一个实施方式中，所述织物层的结构在不同方向的密度，如经向和纬向的密度，也即单位宽度内的纱线根数，没有特别的限制，可以是相同的，也可以是不同的。在本发明的另一个实施方式中，所述构成织物层不同方向的纤维的单纱直径，如经向纤维的单纱直径和玮向纤维的单纱直径，没有特别的限制，可以是相同的，也可以是不同的。在本发明的另一个实施方式中，所述织物层至少有一个编织方向，如经向或纬向，可由100%对位芳族聚酰胺纤维构成，或者可由5-100%(优选为20-100%，更优选为50-100%)对位芳族聚酰胺纤维与0-95%(优选为0-80%，更优选为0-50%)其它纤维的混合纱构成，其中，所述其它纤维可包括，但不限于玻璃纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、棉纤维、维尼纶纤维、人造丝纤维、粘胶纤维、氨纶纤维、氯纶纤维、腈纶纤维、玄武岩纤维、对位芳族聚酰胺短纤维、聚酯短纤维、聚酰胺短纤维、聚乙烯醇短纤维、玻璃短纤维、人造丝短纤维、维尼纶短纤维、粘胶短纤维、氨纶短纤维、氯纶短纤维、腈纶短纤维、以及它们的混合'切。在本发明的另一个实施方式中，所述100%对位芳族聚酰胺纤维或者混合纱可以是加捻的或未加捻的；所述加捻的100%对位芳族聚酰胺纤维或者混合纱的加捻系数是0-25，优选为O-IO，更优选为0-5，最优选为0-3，其中，加捻系数定义如下加捻系数-每米加捻跑^1^73式中，旦尼尔数为每9000米纤维的质量，以克计。所述加捻系数也可用适用本领域的任何其它计算方法来计算。在本发明的另一个实施方式中，所述织物层的经向和讳向拉伸强度大于3000N/50mm，优选的是大于4000N/50mm，更优选的是大于5000N/50mm。在本发明的另一个实施方式中，所述织物层与聚合物或聚合物共混物层之间的粘合强度大于20N/25mm，优选的是大于25N/25mm，更优选的是大于30N/25mm。以下参看附图。如图1所示，根据本发明的一个实施方式的通风管结构，聚合物或聚合物共混物层20涂覆在织物层10的外部。如图2所示，根据本发明的另一个实施方式的通风管结构，聚合物或聚合物共混物层20涂覆在织物层10的内部。如图3所示，根据本发明的再一个实施方式的通风管结构，聚合物或聚合物共混物层20分别涂覆在织物层IO的外部和内部，其中，分别涂覆在内部和外部的聚合物或聚合物共混物层可以是相同的或不同的。在本发明的第二方面，涉及上述通风管在易于发生爆破或爆炸的地点中的应用。在本发明的一个实施方式中，所述发生爆破或爆炸的地点可以是矿井或坑道。在本发明的第三方面，涉及对位芳族聚酰胺纤维在通风管中的应用。本发明的主要优点在于本发明的通风管同时具有非常高的拉伸强度、撕裂强度、柔韧性和阻燃性，对爆炸冲击具有良好的耐受性，可很好地应用于爆炸性采矿区域中。下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。实施例实施例1-6:拉伸强度测试(测试标准MT383-1995中的HG/T2580-1994(代替GB5572)，等同ISO1421)将通风管中的织物层(通风管布)分别沿经向和纬向裁成50mm宽的布条，然后在Instron⑧拉伸试验机(购自Instron公司，Norwood,MA，USA)上进行拉伸试验，拉伸试验机自动记录断裂破坏时需要的最大力值。撕裂强度测试(测试标准ASTMD5587)将通风管中的织物层(通风管布)分别沿经向和纬向裁成150mmX75mm宽的布条，然后在150mm的长边的中间沿垂直于长边的方向预制缺口。接着将试样夹持在拉伸试验机上，缺口方向平行于水平方向，缺口上下两端夹在夹具中，然后启动拉伸试验机进行撕裂实验。拉伸自动记录断裂破坏时需要的最大力值。下表1中示出了实施例1-6中的测试结果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在撕裂测试中，因Kevla烦布的撕裂强度太高，布样无法撕裂，而是纤维从布中抽出来。所以只能用大于测到的强力值表示。上表1中示出了布样在涂覆之前的拉伸强度数据。从上表1中可以明显地看出，在单位面积重量接近的情况下(实施例1与实施例3对比，以及实施例2与实施例5对比)，Kevla應通风管布的拉伸强度远远大于常规的玻纤布和玻棉混织布的强度。如果提高Kevlai逸的单位面积重量，可以提高其拉伸强度。例如，实施例4的Kevla烦布B的单位面积重量仅为实施例1的纯玻璃纤维布的约2.2倍，但其拉伸强度却高近9倍。这表明在达到同样强度的情况下，用Kevla漲可以大大减轻通风管产品的重量；或者，在同样重量的情况下，Kevla烦通风管产品可以实现很高的强度等级。实施例7-12:实施例7-12测定了实施例1-6中的样品在涂覆之后的性能。涂覆过程为将布样平摊，将聚氯乙烯糊倒在布样的一端，然后用控制厚度的手动涂布机将聚氯乙烯糊刮涂在布样的表面。然后将该样品放入168°C的烘箱塑化7分钟后取出。将涂覆过的布裁成所需的拉伸试样和撕裂试样进行测试。下表2中示出了实施例7-12中的测试结果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>在撕裂测试中，因Kevlai切布B的撕裂强度太高，布样无法撕裂，而是纤维从布中抽出来。所以只能用大于测到的强力值表示。从上表2中可以看出，在坯布单位面积重量接近的情况下，涂覆的Kevlar0布的经向和讳向拉伸强度和撕裂强度远远高于玻璃纤维布和玻棉混织布的强度。实施例13:与聚氯乙烯糊涂层的粘合强度测试(测试标准MT383-1995中的HG/T3052(代替GB10720)，等同ISO2411)将通风管中的织物(Kevlar⑧布)层用聚氯乙烯涂覆后，贴合未硫化的丁腈橡胶在涂覆面上，然后在165。C下硫化。接着，从硫化试样上裁取宽25mm的试样，沿宽度方向小心割透处于织物与丁腈橡胶之间的涂覆层，然后在Instron⑧拉伸试验机上一端夹住橡胶，一端夹住织物进行剥离。聚氯乙烯与丁腈橡胶有良好的相容性，因此一般情况下产生织物与聚氯乙烯涂覆层之间的剥离。拉伸试验机会自动记录产生的剥离强度，也即粘合强度。下表3中示出了实施例13中的测试结果。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>从上表2中可以看出，Kevlai询布与聚氯乙烯涂层的粘合强度高于行业标准所规定的一级品标准。虽然为了清楚和理解的目的，已对本发明进行了详细的描述，但是在阅读了本申请说明书之后，本领域技术人员将会明白，在不偏离本发明的精神和实质的前提下，可以对本发明进行各种修改和改变，这些修改和改变均落入所附权利要求书及其等价内容所包括的范围之内。权利要求1.一种通风管，它包括包含对位芳族聚酰胺纤维的织物层；以及涂覆在所述织物层内部和/或外部的聚合物或聚合物共混物层。2.如权利要求l所述的通风管，其特征在于，所述对位芳族聚酰胺选自聚对苯二甲酸对苯二胺、聚对苯二甲酸对苯二胺的共聚物、聚对苯甲酰胺、聚对苯甲酰胺的共聚物、聚砜酰胺、聚砜酰胺的共聚物、以及它们的混合物。3.如权利要求1或2所述的通风管，其特征在于，所述聚合物包括聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、氯醚橡胶、氯磺化聚乙烯、氟橡胶、硅橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂、以及它们的混合物；所述聚合物共混物包括所述聚合物与选自下组的至少一种物质的共混物溶剂、增塑剂、填充剂、阻燃剂、硫化剂、防老剂、硫化促进剂、抗氧化剂、增强改性剂、增韧改性剂、防焦剂、抗紫外光稳定剂、抗静电剂、触变剂、热稳定剂和润滑剂。4.如权利要求l所述的通风管，其特征在于，所述织物层中的至少一个编织方向由100%对位芳族聚酰胺纤维构成，或者由5-100%对位芳族聚酰胺纤维与0-95%其它纤维的混合纱构成，其中，所述其它纤维包括玻璃纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、棉纤维、维尼纶纤维、人造丝纤维、粘胶纤维、氨纶纤维、氯纶纤维、腈纶纤维、玄武岩纤维、对位芳族聚酰胺短纤维、聚酯短纤维、聚酰胺短纤维、聚乙烯醇短纤维、玻璃短纤维、人造丝短纤维、维尼纶短纤维、粘胶短纤维、氨论短纤维、氯纶短纤维、腈纶短纤维、以及它们的混合物。5.如权利要求4所述的通风管，其特征在于，所述100%对位芳族聚酰胺纤维或者混合纱是加捻的或不加捻的；所述加捻的100%对位芳族聚酰胺纤维或混合纱的加捻系数是0-25，其中，加捻系数定义如下丄..w氣每米加捻叙v旦尼尔数<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中，旦尼尔数是指每9000米纤维的质量，以克计。6.如权利要求l所述的通风管，其特征在于，所述织物层的经向和纬向拉伸强度大于3000N/50mm。7.如权利要求l所述的通风管，其特征在于，所述织物层与聚合物或聚合物共混物层之间的粘合强度大于20N/25mm。8.权利要求1的通风管在易于发生爆破或爆炸的地点中的应用。9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述发生爆破或爆炸的地点是矿井或坑道。10.对位芳族聚酰胺纤维在通风管中的应用。全文摘要本发明提供了一种通风管，它包括包含对位芳族聚酰胺纤维的织物层；以及涂覆在所述织物层内部和/或外部的聚合物或聚合物共混物层。所述通风管同时具有非常高的拉伸强度、撕裂强度、柔韧性和阻燃性，对爆炸具有良好的耐受性，可很好地应用于爆炸性采矿区域中。本发明还涉及上述通风管在易于发生爆破或爆炸的地点中的应用，以及对位芳族聚酰胺纤维在通风管中的应用。文档编号E21F1/04GK101285544SQ20071009713公开日2008年10月15日申请日期2007年4月12日优先权日2007年4月12日发明者张诚修,毛晓丹,毛维涛,黎学东申请人:E.I.内穆尔杜邦公司