一种耐磨耐腐蚀橡胶软管及其制备方法与流程

文档序号:31782016发布日期:2022-10-12 10:47阅读:60来源:国知局

1.本发明涉及橡胶软管制作技术领域,具体涉及一种耐磨耐腐蚀橡胶软管及其制备方法。


背景技术:

2.橡胶软管一直以来被广泛地应用于建筑、各类液压工程机械、石化、油田、船舶、冶金、农业、矿山等工业、军用、发用领域,这主要是由于其不仅具有较为优良的耐热性与耐老化性,而且还具有高强度的承压力,同时兼具较为优越的脉冲性能与减振性能。然而,橡胶软管无论在运输、储存过程中,还是在加工与使用中,都会因外界因素影响而对其产生不同程度的综合性破坏,这既有可能造成其结构上的损坏,还将导致其失去良好的使用性能。
3.橡胶软管出现破损问题主要可以从四个方面进行因素分析:一是外观,二是力学性能,三是物化性质,四是电气性能。而作为橡胶软管主要结构构成的钢丝,因其承载着软管既定功能的保障作用,一旦出现腐蚀与疲劳问题将严重影响材料的使用性能,同时还将导致其力学性能下降。而橡胶软管也将在出现老化降级问题时,出现不同程度的脆化、开裂,甚至更为严重的软管爆裂等问题,由此影响材料的正常作用发挥。
4.中国发明专利(申请号:202110495741.1)公开了一种橡胶软管及其制备方法,橡胶软管沿管径方向依次包括:内衬层;内衬层制备原料包括丁腈橡胶和nbr/pvc橡塑合金;复合在内衬层上的第一钢丝骨架层;复合在钢丝骨架层上的中胶粘合层;中胶粘合层制备原料包括丁腈橡胶和氯丁橡胶;复合在中胶粘合层上的第二钢丝骨架层;复合在第二钢丝骨架层上的外胶层;外胶层制备原料包括丁腈橡胶、橡塑合金和复配型阻燃剂;复配型阻燃剂按重量份数计包括:聚磷酰胺12~20份;季戊四醇10~17份;三聚氰胺7~9份;三氧化二锑20~30份;白炭黑24~30份;硅烷偶联剂1~5份;磷酸三甲苯酯2~4份。所述橡胶软管具有较优的耐火性能和超高压性能。但是该橡胶软管的耐磨耐腐蚀性能不佳,难以在极端恶劣的环境下使用,长时间使用很容易被腐烂以及受到破坏,导致使用寿命很短,需要不断的更换,不易长时间使用,使用范围受到极大的限制,因此,该发明橡胶软管的使用受到极大限制。


技术实现要素:

5.针对上述现有技术中存在的不足,本发明提供了一种耐磨耐腐蚀橡胶软管及其制备方法。
6.为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
7.一种耐磨耐腐蚀橡胶软管,包括抗拉层,还包括设置于所述抗拉层内侧的内胶层以及设置于所述抗拉层外侧的防护层;所述抗拉层为纤维材料或金属材料。
8.所述内胶层以及所述防护层均由以下重量份原料制成:丁腈橡胶60-90重量份、三元乙丙橡胶20-40重量份、炭黑20-40重量份、碳酸钙5-20重量份、硬脂酸0.5-3重量份、相容剂1-3重量份、粘合剂2-6重量份、促进剂1-3重量份、增塑剂5-15重量份、硫磺1-3重量份、硫
化剂2-5重量份、硼酸三异辛酯0.1-1重量份、二苯甲酰甲烷钙0.1-0.8重量份、功能助剂3-10重量份。
9.所述功能助剂的制备方法如下:
10.y1:将氧化石墨与三氯甲烷、三氯氧磷混合分散超声,过滤,干燥,得到活化氧化石墨烯;将活化氧化石墨烯、聚乙二醇加入至水中搅拌均匀,在反应釜中反应,得到改性氧化石墨烯;
11.y2:将改性剂分散在无水乙醇、氨水中超声,得到改性剂溶液;将正硅酸乙酯加入到上述改性剂溶液中搅拌,再加入盐酸,搅拌,静置,得到改性二氧化硅;
12.y3:将上述改性氧化石墨烯、改性二氧化硅加入到乙醇水溶液中超声,加入1-羟基苯并三唑溶液的乙醇溶液继续超声,得到功能助剂。
13.氧化石墨烯与有机高分子聚合物复合作为填料,不仅能结合两者的优异性能,赋予橡胶软管更好的韧性,而且还能提高其在橡胶软管中的相容性,从而提高橡胶软管的防腐性能,然而单独将氧化石墨加入到橡胶中,由于氧化石墨片层之间固有的范德华力和π-π相互作用会导致堆叠和团聚,降低了橡胶的防腐蚀性能。氧化石墨在经过改性后,石墨烯表面带有羧基基团,不仅可以提高氧化石墨的稳定性能,同时还可以提高石墨烯加入橡胶中后的均匀性能,从而使橡胶的耐腐蚀性能提高,并且,在改性石墨烯的表面可提高聚乙二醇与改性二氧化硅连接,从而提高橡胶的致密度,进一步提高橡胶的耐腐蚀性能。
14.二氧化硅呈三维网状结构,疏松多孔,可以提高橡胶软管的耐磨性、抗冲击性,有利于提高橡胶软管的力学性能,但是未改性的二氧化硅容易团聚,很难均匀分散在橡胶基体中。因此,本发明将二氧化硅在制备过程对其进行改性,赋予其表面不同的团能团,以利于与改性氧化石墨烯表面聚乙二醇的羟基和进行结合,提高二者之间的结合度,同时提高在橡胶软管中的相容性能,更重要的一点是改性之后的二氧化硅的表面有机基团分布更均匀,该改性二氧化硅与橡胶软管基体的界面相容性更优,其表面长碳链与丁腈橡胶及其他基体成分相互交错在一起,结合更牢固,二者协同提高了橡胶软管复合材料的耐磨耐腐蚀。
15.优选的,所述功能助剂的制备方法如下:
16.y1:在氮气环境下,将5-12重量份氧化石墨与25-50重量份三氯甲烷、400-700重量份三氯氧磷混合分散8-20min,在50-70℃、超声功率300-600w、超声频率40-70khz下反应10-20h,过滤,干燥,得到活化氧化石墨烯;将3-8重量份活化氧化石墨烯、0.5-3份聚乙二醇加入至80-120份水中搅拌均匀,在160-200℃的反应釜中反应2-4h,冷却至室温,过滤,洗涤,干燥,得到改性氧化石墨烯;
17.y2:将0.5-2重量份改性剂分散在40-80重量份无水乙醇中,再加入2-5重量份10-25wt%氨水,在超声功率100-300w、超声频率30-60khz超声10-40min,得到改性剂溶液;将3-8重量份正硅酸乙酯加入到上述改性剂溶液中,在40-60℃、400-800rpm下搅拌5-20min后,再加入4-10重量份0.5-2mol/l盐酸,在室温、600-1000rpm下搅拌2-5h后,静置7-16h,离心,洗涤,干燥,得到改性二氧化硅;
18.y3:将上述3-6重量份上述改性氧化石墨烯、2-5重量份上述改性二氧化硅加入到40-60重量份40-60wt%乙醇水溶液中,在30-50℃、超声功率300-600w、超声频率50-70khz超声处理10-30min,加入1-3重量份30-50wt%1-羟基苯并三唑溶液的乙醇溶液,继续超声处理20-50min,离心,洗涤,干燥,得到功能助剂。
19.本发明利用月桂酸和十八烷二酸的协同作用,共同提高橡胶软管的耐磨耐腐蚀性能,同时还可以提高橡胶软管的力学性能。月桂酸具有润滑和硫化剂的作用,还可以作为表面活性剂,对二氧化硅进行改性,利用月桂酸的疏水作用,可以提高改性二氧化硅在橡胶软管中的分散和相容作用;十八烷二酸对二氧化硅改性不仅可以稳定二氧化硅,同时还可以利用表面的羧基与聚乙二醇改性的氧化石墨烯进行结合,提高二者之间的结合性能,提高橡胶的致密度,进一步提高橡胶的耐腐蚀以及耐磨性能,同时提高橡胶软管的力学性能。
20.所述改性剂为月桂酸和/或十八烷二酸;优选的,所述改性剂由月桂酸和十八烷二酸按照质量比(2-5):(5-10)组成。
21.所述相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯、乙烯丙烯酸乙酯共聚物中的至少一种。
22.所述粘合剂为203树脂、粘合剂jt-100、粘合剂rc、粘合剂dh中的至少一种。
23.所述促进剂为2-巯基苯并噻唑、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、二烷基二硫代磷酸锌、二正丁基二硫代氨基甲酸锌中的至少一种。
24.所述增塑剂为己二酸二辛酯、癸二酸二辛脂、甲苯基二苯基磷酸酯、磷酸二苯基异癸酯和乙酰柠檬酸三正丁酯中的至少一种。
25.所述硫化剂为2-二丁基胺-4,6二硫醇均三嗪、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化二苯并噻唑中的至少一种。
26.所述内胶层的厚度为1.2mm-2mm;所述抗拉层的厚度为0.3-0.4mm;所述防护层的厚度为1-1.5mm;
27.所述耐磨耐腐蚀橡胶软管的制备方法,由以下步骤组成:
28.s1:将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、炭黑、碳酸钙、硬脂酸、相容剂、硼酸三异辛酯、二苯甲酰甲烷钙、功能助剂按照重量份投入密炼机中,在130-150℃下密炼2-5min;加入粘合剂、促进剂、增塑剂、硫磺、硫化剂,继续混炼0.5-3min,提栓1次,压合1次后,密炼40-60s,在90-110℃排胶,再置于开炼机上过辊1遍,打三角包3次,左右打卷3次,分散均匀后出片,停放10-16h,得到胶料,待用;
29.s2:将纤维编织成圆筒状,得到抗拉层;
30.s3:将s1中的胶料挤出成型,在直径为8.0mm的软管芯棒上成型,得到内胶层;在所述内胶层上编织抗拉层;将胶料在所述抗拉层上挤出成型,得到防护层,得到半成品软管;
31.s4:将所述半成品软管升温至130-150℃保温8-15min,然后在140-160℃硫化0.5-2h,冷却,得到耐磨耐腐蚀橡胶软管。
32.本发明的有益效果:本发明耐磨耐腐蚀橡胶软管总以具有耐磨耐腐蚀性能的橡胶组合物为内、外胶层的原料,使用纤维编织层为抗拉层,为橡胶软管提供了胶管的挺性和柔软性。本发明通过在原料中添加功能助剂不仅提高了功能助剂在橡胶原料中的相容性能和分散性能,同时提高了橡胶软管的耐磨耐腐蚀以及力学性能,有效解决常规橡胶软管耐腐蚀耐磨性能差的缺点,保证了橡胶软管的耐磨耐腐蚀性能,可以在恶劣的环境下长期存储和使用,不受限制,同时也拓宽了橡胶软管的应用领域。
具体实施方式
33.下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述,但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
34.本技术中部分原料的介绍:
35.丁腈橡胶购于衡水华胶新材料有限公司,型号:lr-lnbr820。
36.三元乙丙橡胶购于深圳市玛斯尼弹性体有限公司,型号:lepdm。
37.炭黑购于天津华冉化工科技有限公司,型号:hr-004。
38.碳酸钙购于河北瞩坤新材料科技有限公司,货号:gt35,2000目。
39.氧化石墨购于青岛美特瑞石墨有限公司,型号:9850250,50目。
40.二氧化硅购于济南浩洋化工有限公司,2000目。
41.聚乙二醇购于上海蒂凯姆实业有限公司,型号:peg-8000。
42.马来酸酐接枝聚苯乙烯购于东莞市大粤塑胶科技有限公司,牌号:dy-307。
43.粘合剂rc广州市田本丰橡胶有限公司,货号:gt097。
44.纤维材料购于山东阳光新材料科技有限公司,材质,涤纶,规格型号:130-130kn。
45.实施例1
46.一种耐磨耐腐蚀橡胶软管,包括抗拉层,设置于所述抗拉层内侧的内胶层,以及设置于所述抗拉层外侧的防护层;所述抗拉层为纤维材料;所述内胶层的厚度为1.6mm;所述抗拉层的厚度为0.34mm;所述防护层的厚度为1.2mm;
47.其中所述内胶层以及所述防护层均由以下重量份原料制成:丁腈橡胶80重量份、三元乙丙橡胶30重量份、炭黑30重量份、碳酸钙10重量份、硬脂酸1.5重量份、马来酸酐接枝聚苯乙烯2重量份、粘合剂rc4重量份、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺2重量份、甲苯基二苯基磷酸酯10重量份、硫磺1.5重量份、二硫化四甲基秋兰姆3重量份、硼酸三异辛酯0.5重量份、二苯甲酰甲烷钙0.4重量份。
48.所述耐磨耐腐蚀橡胶软管的制备方法,由以下步骤组成:
49.s1:将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、炭黑、碳酸钙、硬脂酸、马来酸酐接枝聚苯乙烯、硼酸三异辛酯、二苯甲酰甲烷钙按照重量份投入密炼机中,在140℃下密炼3min;加入粘合剂rc、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、甲苯基二苯基磷酸酯、硫磺、二硫化四甲基秋兰姆,继续混炼1min,提栓1次,压合1次后,密炼50s,在95℃排胶,再置于开炼机上过辊1遍,打三角包3次,左右打卷3次,分散均匀后出片,停放12h,得到胶料,待用;
50.s2:将纤维材料编织成圆筒状,得到抗拉层;
51.s3:将s1中的胶料挤出成型,在直径为8.0mm的软管芯棒上成型,得到内胶层;在所述内胶层上编织抗拉层;将胶料在所述抗拉层上挤出成型,得到防护层,得到半成品软管;
52.s4:将所述半成品软管升温至140℃保温10min,然后在150℃硫化1h,冷却,得到耐磨耐腐蚀橡胶软管。
53.实施例2
54.一种耐磨耐腐蚀橡胶软管,包括抗拉层,设置于所述抗拉层内侧的内胶层,以及设置于所述抗拉层外侧的防护层;所述抗拉层为纤维材料;所述内胶层的厚度为1.6mm;所述抗拉层的厚度为0.34mm;所述防护层的厚度为1.2mm.
55.其中所述内胶层以及所述防护层均由以下重量份原料制成:丁腈橡胶80重量份、三元乙丙橡胶30重量份、炭黑30重量份、碳酸钙10重量份、硬脂酸1.5重量份、马来酸酐接枝聚苯乙烯2重量份、粘合剂rc4重量份、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺2重量份、甲苯基二苯基磷酸酯10重量份、硫磺1.5重量份、二硫化四甲基秋兰姆3重量份、硼酸三异辛酯0.5重量
份、二苯甲酰甲烷钙0.4重量份、功能助剂6重量份。
56.所述功能助剂为氧化石墨与二氧化硅按照质量比4:3组成的混合物。
57.所述耐磨耐腐蚀橡胶软管的制备方法,由以下步骤组成:
58.s1:将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、炭黑、碳酸钙、硬脂酸、马来酸酐接枝聚苯乙烯、硼酸三异辛酯、二苯甲酰甲烷钙、功能助剂按照重量份投入密炼机中,在140℃下密炼3min;加入粘合剂rc、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、甲苯基二苯基磷酸酯、硫磺、二硫化四甲基秋兰姆,继续混炼1min,提栓1次,压合1次后,密炼50s,在95℃排胶,再置于开炼机上过辊1遍,打三角包3次,左右打卷3次,分散均匀后出片,停放12h,得到胶料,待用;
59.s2:将纤维材料编织成圆筒状,得到抗拉层;
60.s3:将s1中的胶料挤出成型,在直径为8.0mm的软管芯棒上成型,得到内胶层;在所述内胶层上编织抗拉层;将胶料在所述抗拉层上挤出成型,得到防护层,得到半成品软管;
61.s4:将所述半成品软管升温至140℃保温10min,然后在150℃硫化1h,冷却,得到耐磨耐腐蚀橡胶软管。
62.实施例3
63.一种耐磨耐腐蚀橡胶软管,包括抗拉层,设置于所述抗拉层内侧的内胶层,以及设置于所述抗拉层外侧的防护层;所述抗拉层为纤维材料;所述内胶层的厚度为1.6mm;所述抗拉层的厚度为0.34mm;所述防护层的厚度为1.2mm。
64.其中所述内胶层以及所述防护层均由以下重量份原料制成:丁腈橡胶80重量份、三元乙丙橡胶30重量份、炭黑30重量份、碳酸钙10重量份、硬脂酸1.5重量份、马来酸酐接枝聚苯乙烯2重量份、粘合剂rc4重量份、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺2重量份、甲苯基二苯基磷酸酯10重量份、硫磺1.5重量份、二硫化四甲基秋兰姆3重量份、硼酸三异辛酯0.5重量份、二苯甲酰甲烷钙0.4重量份、功能助剂6重量份。
65.所述功能助剂的制备方法如下:
66.y1:在氮气环境下,将8重量份氧化石墨与30重量份三氯甲烷、600重量份三氯氧磷混合分散10min,在60℃、超声功率500w、超声频率60khz下反应16h,过滤,干燥,得到活化氧化石墨烯;将5重量份活化氧化石墨烯、1份聚乙二醇加入至100份水中搅拌均匀,在180℃的反应釜中反应2.5h,冷却至室温,过滤,洗涤,干燥,得到改性氧化石墨烯;
67.y2:将上述4重量份上述改性氧化石墨烯、3重量份二氧化硅加入到50重量份50wt%乙醇水溶液中,在40℃、超声功率400w、超声频率60khz超声处理15min,加入2重量份40wt%1-羟基苯并三唑溶液的乙醇溶液,继续超声处理30min,离心,洗涤,干燥,得到功能助剂。
68.所述耐磨耐腐蚀橡胶软管的制备方法,由以下步骤组成:
69.s1:将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、炭黑、碳酸钙、硬脂酸、马来酸酐接枝聚苯乙烯、硼酸三异辛酯、二苯甲酰甲烷钙、功能助剂按照重量份投入密炼机中,在140℃下密炼3min;加入粘合剂rc、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、甲苯基二苯基磷酸酯、硫磺、二硫化四甲基秋兰姆,继续混炼1min,提栓1次,压合1次后,密炼50s,在95℃排胶,再置于开炼机上过辊1遍,打三角包3次,左右打卷3次,分散均匀后出片,停放12h,得到胶料,待用;
70.s2:将纤维材料编织成圆筒状,得到抗拉层;
71.s3:将s1中的胶料挤出成型,在直径为8.0mm的软管芯棒上成型,得到内胶层;在所
述内胶层上编织抗拉层;将胶料在所述抗拉层上挤出成型,得到防护层,得到半成品软管;
72.s4:将所述半成品软管升温至140℃保温10min,然后在150℃硫化1h,冷却,得到耐磨耐腐蚀橡胶软管。
73.实施例4
74.一种耐磨耐腐蚀橡胶软管,包括抗拉层,设置于所述抗拉层内侧的内胶层,以及设置于所述抗拉层外侧的防护层;所述抗拉层为纤维材料;所述内胶层的厚度为1.6mm;所述抗拉层的厚度为0.34mm;所述防护层的厚度为1.2mm。
75.其中所述内胶层以及所述防护层均由以下重量份原料制成:丁腈橡胶80重量份、三元乙丙橡胶30重量份、炭黑30重量份、碳酸钙10重量份、硬脂酸1.5重量份、马来酸酐接枝聚苯乙烯2重量份、粘合剂rc4重量份、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺2重量份、甲苯基二苯基磷酸酯10重量份、硫磺1.5重量份、二硫化四甲基秋兰姆3重量份、硼酸三异辛酯0.5重量份、二苯甲酰甲烷钙0.4重量份、功能助剂6重量份。
76.所述功能助剂的制备方法如下:
77.y1:将1重量份月桂酸分散在60重量份无水乙醇中,再加入3重量份20wt%氨水,在超声功率200w、超声频率45khz超声20min,得到月桂酸溶液;将5重量份正硅酸乙酯加入到上述月桂酸溶液中,在50℃、500rpm下搅拌10min后,再加入6重量份1mol/l盐酸,在室温、800rpm下搅拌3h后,静置10h,离心,洗涤,干燥,得到改性二氧化硅;
78.y2:将上述4重量份氧化石墨、3重量份上述改性二氧化硅加入到50重量份50wt%乙醇水溶液中,在40℃、超声功率400w、超声频率60khz超声处理15min,加入2重量份40wt%1-羟基苯并三唑溶液的乙醇溶液,继续超声处理30min,离心,洗涤,干燥,得到功能助剂。
79.所述耐磨耐腐蚀橡胶软管的制备方法,由以下步骤组成:
80.s1:将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、炭黑、碳酸钙、硬脂酸、马来酸酐接枝聚苯乙烯、硼酸三异辛酯、二苯甲酰甲烷钙、功能助剂按照重量份投入密炼机中,在140℃下密炼3min;加入粘合剂rc、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、甲苯基二苯基磷酸酯、硫磺、二硫化四甲基秋兰姆,继续混炼1min,提栓1次,压合1次后,密炼50s,在95℃排胶,再置于开炼机上过辊1遍,打三角包3次,左右打卷3次,分散均匀后出片,停放12h,得到胶料,待用;
81.s2:将纤维材料编织成圆筒状,得到抗拉层;
82.s3:将s1中的胶料挤出成型,在直径为8.0mm的软管芯棒上成型,得到内胶层;在所述内胶层上编织抗拉层;将胶料在所述抗拉层上挤出成型,得到防护层,得到半成品软管;
83.s4:将所述半成品软管升温至140℃保温10min,然后在150℃硫化1h,冷却,得到耐磨耐腐蚀橡胶软管。
84.实施例5
85.一种耐磨耐腐蚀橡胶软管,包括抗拉层,设置于所述抗拉层内侧的内胶层,以及设置于所述抗拉层外侧的防护层;所述抗拉层为纤维材料;所述内胶层的厚度为1.6mm;所述抗拉层的厚度为0.34mm;所述防护层的厚度为1.2mm。
86.其中所述内胶层以及所述防护层均由以下重量份原料制成:丁腈橡胶80重量份、三元乙丙橡胶30重量份、炭黑30重量份、碳酸钙10重量份、硬脂酸1.5重量份、马来酸酐接枝聚苯乙烯2重量份、粘合剂rc4重量份、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺2重量份、甲苯基二苯基磷酸酯10重量份、硫磺1.5重量份、二硫化四甲基秋兰姆3重量份、硼酸三异辛酯0.5重量
份、二苯甲酰甲烷钙0.4重量份、功能助剂6重量份。
87.所述功能助剂的制备方法如下:
88.y1:在氮气环境下,将8重量份氧化石墨与30重量份三氯甲烷、600重量份三氯氧磷混合分散10min,在60℃、超声功率500w、超声频率60khz下反应16h,过滤,干燥,得到活化氧化石墨烯;将5重量份活化氧化石墨烯、1份聚乙二醇加入至100份水中搅拌均匀,在180℃的反应釜中反应2.5h,冷却至室温,过滤,洗涤,干燥,得到改性氧化石墨烯;
89.y2:将1重量份月桂酸分散在60重量份无水乙醇中,再加入3重量份20wt%氨水,在超声功率200w、超声频率45khz超声20min,得到月桂酸溶液;将5重量份正硅酸乙酯加入到上述月桂酸溶液中,在50℃、500rpm下搅拌10min后,再加入6重量份1mol/l盐酸,在室温、800rpm下搅拌3h后,静置10h,离心,洗涤,干燥,得到改性二氧化硅;
90.y3:将上述4重量份上述改性氧化石墨烯、3重量份上述改性二氧化硅加入到50重量份50wt%乙醇水溶液中,在40℃、超声功率400w、超声频率60khz超声处理15min,加入2重量份40wt%1-羟基苯并三唑溶液的乙醇溶液,继续超声处理30min,离心,洗涤,干燥,得到功能助剂。
91.所述耐磨耐腐蚀橡胶软管的制备方法,由以下步骤组成:
92.s1:将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、炭黑、碳酸钙、硬脂酸、马来酸酐接枝聚苯乙烯、硼酸三异辛酯、二苯甲酰甲烷钙、功能助剂按照重量份投入密炼机中,在140℃下密炼3min;加入粘合剂rc、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、甲苯基二苯基磷酸酯、硫磺、二硫化四甲基秋兰姆,继续混炼1min,提栓1次,压合1次后,密炼50s,在95℃排胶,再置于开炼机上过辊1遍,打三角包3次,左右打卷3次,分散均匀后出片,停放12h,得到胶料,待用;
93.s2:将纤维材料编织成圆筒状,得到抗拉层;
94.s3:将s1中的胶料挤出成型,在直径为8.0mm的软管芯棒上成型,得到内胶层;在所述内胶层上编织抗拉层;将胶料在所述抗拉层上挤出成型,得到防护层,得到半成品软管;
95.s4:将所述半成品软管升温至140℃保温10min,然后在150℃硫化1h,冷却,得到耐磨耐腐蚀橡胶软管。
96.实施例6
97.一种耐磨耐腐蚀橡胶软管,包括抗拉层,设置于所述抗拉层内侧的内胶层,以及设置于所述抗拉层外侧的防护层;所述抗拉层为纤维材料;所述内胶层的厚度为1.6mm;所述抗拉层的厚度为0.34mm;所述防护层的厚度为1.2mm。
98.其中所述内胶层以及所述防护层均由以下重量份原料制成:丁腈橡胶80重量份、三元乙丙橡胶30重量份、炭黑30重量份、碳酸钙10重量份、硬脂酸1.5重量份、马来酸酐接枝聚苯乙烯2重量份、粘合剂rc4重量份、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺2重量份、甲苯基二苯基磷酸酯10重量份、硫磺1.5重量份、二硫化四甲基秋兰姆3重量份、硼酸三异辛酯0.5重量份、二苯甲酰甲烷钙0.4重量份、功能助剂6重量份。
99.所述功能助剂的制备方法如下:
100.y1:在氮气环境下,将8重量份氧化石墨与30重量份三氯甲烷、600重量份三氯氧磷混合分散10min,在60℃、超声功率500w、超声频率60khz下反应16h,过滤,干燥,得到活化氧化石墨烯;将5重量份活化氧化石墨烯、1份聚乙二醇加入至100份水中搅拌均匀,在180℃的反应釜中反应2.5h,冷却至室温,过滤,洗涤,干燥,得到改性氧化石墨烯;
101.y2:将1重量份十八烷二酸分散在60重量份无水乙醇中,再加入3重量份20wt%氨水,在超声功率200w、超声频率45khz超声20min,得到十八烷二酸溶液;将5重量份正硅酸乙酯加入到上述十八烷二酸溶液中,在50℃、500rpm下搅拌10min后,再加入6重量份1mol/l盐酸,在室温、800rpm下搅拌3h后,静置10h,离心,洗涤,干燥,得到改性二氧化硅;
102.y3:将上述4重量份上述改性氧化石墨烯、3重量份上述改性二氧化硅加入到50重量份50wt%乙醇水溶液中,在40℃、超声功率400w、超声频率60khz超声处理15min,加入2重量份40wt%1-羟基苯并三唑溶液的乙醇溶液,继续超声处理30min,离心,洗涤,干燥,得到功能助剂。
103.所述耐磨耐腐蚀橡胶软管的制备方法,由以下步骤组成:
104.s1:将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、炭黑、碳酸钙、硬脂酸、马来酸酐接枝聚苯乙烯、硼酸三异辛酯、二苯甲酰甲烷钙、功能助剂按照重量份投入密炼机中,在140℃下密炼3min;加入粘合剂rc、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、甲苯基二苯基磷酸酯、硫磺、二硫化四甲基秋兰姆,继续混炼1min,提栓1次,压合1次后,密炼50s,在95℃排胶,再置于开炼机上过辊1遍,打三角包3次,左右打卷3次,分散均匀后出片,停放12h,得到胶料,待用;
105.s2:将纤维材料编织成圆筒状,得到抗拉层;
106.s3:将s1中的胶料挤出成型,在直径为8.0mm的软管芯棒上成型,得到内胶层;在所述内胶层上编织抗拉层;将胶料在所述抗拉层上挤出成型,得到防护层,得到半成品软管;
107.s4:将所述半成品软管升温至140℃保温10min,然后在150℃硫化1h,冷却,得到耐磨耐腐蚀橡胶软管。
108.实施例7
109.一种耐磨耐腐蚀橡胶软管,包括抗拉层,设置于所述抗拉层内侧的内胶层,以及设置于所述抗拉层外侧的防护层;所述抗拉层为纤维材料;所述内胶层的厚度为1.6mm;所述抗拉层的厚度为0.34mm;所述防护层的厚度为1.2mm;
110.其中所述内胶层以及所述防护层均由以下重量份原料制成:丁腈橡胶80重量份、三元乙丙橡胶30重量份、炭黑30重量份、碳酸钙10重量份、硬脂酸1.5重量份、马来酸酐接枝聚苯乙烯2重量份、粘合剂rc4重量份、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺2重量份、甲苯基二苯基磷酸酯10重量份、硫磺1.5重量份、二硫化四甲基秋兰姆3重量份、硼酸三异辛酯0.5重量份、二苯甲酰甲烷钙0.4重量份、功能助剂6重量份;
111.所述功能助剂的制备方法如下:
112.y1:在氮气环境下,将8重量份氧化石墨与30重量份三氯甲烷、600重量份三氯氧磷混合分散10min,在60℃、超声功率500w、超声频率60khz下反应16h,过滤,干燥,得到活化氧化石墨烯;将5重量份活化氧化石墨烯、1份聚乙二醇加入至100份水中搅拌均匀,在180℃的反应釜中反应2.5h,冷却至室温,过滤,洗涤,干燥,得到改性氧化石墨烯;
113.y2:将1重量份改性剂分散在60重量份无水乙醇中,再加入3重量份20wt%氨水,在超声功率200w、超声频率45khz超声20min,得到改性剂溶液;将5重量份正硅酸乙酯加入到上述改性剂溶液中,在50℃、500rpm下搅拌10min后,再加入6重量份1mol/l盐酸,在室温、800rpm下搅拌3h后,静置10h,离心,洗涤,干燥,得到改性二氧化硅;所述改性剂由月桂酸和十八烷二酸按照质量比3:8组成;
114.y3:将4重量份上述改性氧化石墨烯、3重量份上述改性二氧化硅加入到50重量份
50wt%乙醇水溶液中,在40℃、超声功率400w、超声频率60khz超声处理15min,加入2重量份40wt%1-羟基苯并三唑溶液的乙醇溶液,继续超声处理30min,离心,洗涤,干燥,得到功能助剂。
115.所述耐磨耐腐蚀橡胶软管的制备方法,由以下步骤组成:
116.s1:将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、炭黑、碳酸钙、硬脂酸、马来酸酐接枝聚苯乙烯、硼酸三异辛酯、二苯甲酰甲烷钙、功能助剂按照重量份投入密炼机中,在140℃下密炼3min;加入粘合剂rc、n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、甲苯基二苯基磷酸酯、硫磺、二硫化四甲基秋兰姆,继续混炼1min,提栓1次,压合1次后,密炼50s,在100℃排胶,再置于开炼机上过辊1遍,打三角包3次,左右打卷3次,分散均匀后出片,停放12h,得到胶料,待用;
117.s2:将纤维材料编织成圆筒状,得到抗拉层;
118.s3:将s1中的胶料挤出成型,在直径为8.0mm的软管芯棒上成型,得到内胶层;在所述内胶层上编织抗拉层;将胶料在所述抗拉层上挤出成型,得到防护层,得到半成品软管;
119.s4:将所述半成品软管升温至140℃保温10min,然后在150℃硫化1h,冷却,得到耐磨耐腐蚀橡胶软管。
120.测试例1
121.耐磨性能测试:参考国家标准gb/t9867-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定旋转滚筒式磨耗机法》中的方法a对各实施例中的步骤s1中的胶料进行测试,每个样品测试5次,取平均值,结果见表1。
122.表1耐磨性能测试结果
[0123] 体积磨耗量/mm3实施例1268实施例2234实施例3203实施例4186实施例5163实施例6159实施例7145
[0124]
测试例2
[0125]
耐酸腐蚀性测试:将实施例1-7制备得到的耐磨耐腐蚀橡胶软管浸泡在质量分数为10%的盐酸中,观察并记录表面腐蚀面积超过10%的时间,时间越长说明其耐腐蚀性越好,结果见表2。
[0126]
耐碱腐蚀性测试:将实施例1-7制备得到的耐磨耐腐蚀橡胶软管浸泡在质量分数为10%的氢氧化钠水溶液中,观察并记录表面腐蚀面积超过10%的时间,时间越长说明其耐腐蚀性越好,结果见表2。
[0127]
表2耐腐蚀性能测试结果
[0128] 耐酸腐蚀时间/h耐碱腐蚀时间/h实施例1154129实施例2239214实施例3273256
实施例4256241实施例5285267实施例6291273实施例7302286
[0129]
测试例3
[0130]
拉伸强度测试:参考国家标准gb/t528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》中的环状试样对各实施例中的步骤s1中的胶料进行测试,每组试样测试5组,取平均值,结果见表3。
[0131]
表3拉伸强度测试结果
[0132] 拉伸强度/mpa实施例122.4实施例332.4实施例431.6实施例533.6实施例634.3实施例735.2
[0133]
从上述结果可知,本发明制备得到的耐磨耐腐蚀橡胶软管具有良好耐磨耐腐蚀以及力学性能。在添加了改性氧化石墨烯之后耐腐蚀性能明显提升,原因是氧化石墨在经过改性后,石墨烯表面带有羧基基团,不仅可以提高氧化石墨的稳定性能,同时还可以提高石墨烯加入橡胶中后的均匀性能,从而使橡胶的耐腐蚀性能提高,并且,在改性石墨烯的表面可提高聚乙二醇与改性二氧化硅连接,从而提高橡胶的致密度,进一步提高橡胶的耐腐蚀性能。添加了改性二氧化硅之后耐磨性能明显提升,原因是改性二氧化硅赋予其表面不同的团能团,以利于与改性氧化石墨烯表面聚乙二醇的羟基和进行结合,提高二者之间的结合度,同时提高在橡胶软管中的相容性能,更重要的一点是改性之后的二氧化硅的表面有机基团分布更均匀,该改性二氧化硅与橡胶软管基体的界面相容性更优,其表面长碳链与丁腈橡胶及其他基体成分相互交错在一起,结合更牢固,二者协同提高了橡胶软管复合材料的耐磨耐腐蚀。另外,实施例7利用月桂酸和十八烷二酸的协同作用,共同提高橡胶软管的耐磨耐腐蚀性能,同时还可以提高橡胶软管的力学性能。月桂酸具有润滑和硫化剂的作用,还可以作为表面活性剂,对二氧化硅进行改性,利用月桂酸的疏水作用,可以提高改性二氧化硅在橡胶软管中的分散和相容作用;十八烷二酸对二氧化硅改性不仅可以稳定二氧化硅,同时还可以利用表面的羧基与聚乙二醇改性的氧化石墨烯进行结合,提高二者之间的结合性能,提高橡胶的致密度,进一步提高橡胶的耐腐蚀以及耐磨性能,同时提高橡胶软管的力学性能。
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