一种抗静电软管及其制备方法_2

文档序号:8940217阅读:来源:国知局
30%的聚丙烯增强复合材料;
[0021] 优选地,所述中间层至少含有其质量10-18%的聚丙烯增强复合材料;
[0022] 所述聚丙烯增强复合材料以黄麻作为炜编双轴向织物的主要原料,利用炜编双轴 向的编织方法来加工黄麻炜编双轴向衬纱织物,并与聚丙烯短纤混纺而制得;
[0023] 优选地,所述聚丙烯增强复合材料的制备方法,包括如下步骤:将黄麻炜编双轴 向针织物与聚丙烯短纤进行间隔铺层,每层黄麻织物两面均铺有一层聚丙烯短纤;热压机 加热到65°C,将上述间隔铺层的黄麻织物与聚丙烯短纤放置到热压机上,升温到92-96Γ, 加压至8-12MPa,保压升温至145-148 °C,保温5-8min后升温至180-190 °C,保温保压 10-15min后自然冷却至室温即得聚丙烯增强复合材料;
[0024] 所述黄麻炜编双轴向针织物与聚丙烯短纤铺层数为7-11层,指黄麻炜编双轴向 针织物与聚丙烯短纤铺层数合计为7-11层;
[0025] 所述黄麻炜编双轴向针织物与聚丙烯短纤质量比为1:1. 2-2。
[0026] 进一步地,所述表面层由三元乙丙橡胶与三元乙丙帘子线、抗静电剂、玻璃钢增强 纤维复合制成;优选硫化粘结;
[0027] 所述三元乙丙橡胶的颜色为红色、黄色、绿色、蓝色、灰色、黑色中的任意一种;
[0028] 所述表面层至少含有其质量8-15 %的玻璃钢增强纤维;
[0029] 优选地,所述表面层至少含有其质量10-13 %的玻璃钢增强纤维;
[0030] 所述玻璃钢增强纤维是以玻璃钢纤维丝、防中子纤维丝、防X、γ射线纤维丝、铅 粉、碳化硼粉科学复配,采用混纺、浸渍和烘干工艺制成;
[0031] 所述玻璃钢增强纤维主要由以下重量组分的原料制备:玻璃钢纤维丝70-75份, 防中子纤维丝16-20份,防X、γ射线纤维丝12-15份,铅粉10-15份,碳化硼粉6-10份;
[0032] 优选地,所述玻璃钢增强纤维的制备方法,包括以下步骤:
[0033] 1)将玻璃钢纤维丝作为经线,防中子纤维丝和防X、γ射线纤维丝作为炜线混纺 制得平面织物;
[0034] 2)将不饱和聚酯树脂、阻燃剂、固化剂和溶剂按照质量比100:7-9:1-3:20-25均 匀混合,制成树脂溶液,然后向其中加入铅粉、碳化硼粉,搅拌均匀得铅硼树脂溶液;
[0035] 进一步地,所述溶剂为甲苯、二甲苯或二者的混合;
[0036] 进一步地,所述阻燃剂为氢氧化铝;
[0037] 进一步地,所述固化剂为聚乙二醇;
[0038] 3)将步骤1)制得的平面织物在步骤2)制得的铅硼树脂溶液中浸渍50-70min,然 后烘干即得玻璃钢增强纤维;
[0039] 进一步地,浸渍同时在电场强度20-40kV/cm,脉冲时间400-500 μ s,脉冲频率 200-300Ηζ条件下进行高压脉冲电场处理;
[0040] 进一步地,所述烘干为三段式,即进口段温度90-1KTC保持20-40分钟,烘干段 120-150°C保持30-50分钟,出口段70-100°C保持20-30分钟。
[0041] 本发明另一目的是提供上述软管的制备方法。
[0042] 所述软管的内层、中间层和表面层均采用常规的硫化粘结;
[0043] 作为本发明的进一步改进,对于橡胶管的内层,为了增强内衬膜与橡胶层的粘结 性,对内衬膜和橡胶层的粘结面分别进行电晕处理,然后进行硫化粘结:硫化温度优选为 145-165°C,硫化时间优选为35-150min ;
[0044] 电晕原理是利用高频率高电压在被处理的塑料表面电晕放电(高频交流电压高 达5000-15000V/m2),而产生低温等离子体,使塑料表面产生游离基反应而使聚合物发生交 联.表面变粗糙并增加其对极性溶剂的润湿性-这些离子体由电击和渗透进入被印体的表 面破坏其分子结构,进而将被处理的表面分子氧化和极化,离子电击侵蚀表面,以致增加承 印物表面的附着能力。
[0045] 本发明所使用的大功率电晕处理机为南通三信塑胶装备科技有限公司生产,型 号:CW3060,最大输出电压15kV,最大输出功率60kW,工作频率15-40KHZ ;
[0046] 所述内衬膜粘结面电晕处理工艺为:功率10_15kW,频率19-24KHZ ;电晕强度为: 43_48mN/m ;
[0047] 所述橡胶层粘结面电晕处理工艺为:功率12_16kW,频率22-25KHZ ;电晕强度为: 45_49mN/m ;
[0048] 经上述电晕工艺处理后,所述内衬膜和所述橡胶层粘结面表面张力显著提高,表 面张力指数平均提高7-llmN/m,且非常接近,再加上所述内衬膜与所述橡胶层优良的材料 粘结性,显著地提高了后续内衬膜与橡胶层硫化粘结的牢固性,内衬膜不易与橡胶层脱落。
[0049] 经上述方法制备的软管对核辐射中X、γ射线及各种中子的吸收率可高达到 97. 5-99. 5%,内衬膜与橡胶层的粘合力(N/25mm)达到160-180。
[0050] 本发明中,内衬膜与橡胶层的粘合强度是通过剥离试验测量粘合强度(单位=以 25mm宽度为单位的N)所得到的值,即,将内衬膜和橡胶层片贴合,在155°C的温度下加压硫 化90分钟,制作25mm宽的片状试验片,使用自动绘图仪在室温(23°C )以50mm/分钟的剥 离速度将获得的片状试验片以180度的角度从内衬膜剥离,测量上述粘合强度。
[0051] 有益效果:
[0052] 本发明的抗静电软管,以低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMffPE)和 高分子交联聚乙烯为主要原料,科学复配与橡胶管硫化后具有优良粘结性能的聚酰亚胺、 四乙基五胺、α-磺基脂肪酸烷基酯盐、环氧树脂、SBR乳胶、松香等化学物质制备内衬膜, 采用同时对内衬膜粘结面和橡胶管粘结面进行电晕处理的方法,以增强其粘结性,并且在 表面层复合了具有防辐射性能的玻璃钢增强纤维,使得橡胶管表面层具有优良的防辐射 性,尤其解决了输送石油和天然气的管道因电离辐射带来的安全隐患,最终制备一种内衬 膜粘结牢固,防辐射性强、可输送LPG、LNG及强腐蚀性化学溶剂的抗静电软管,其对核辐 射中X、γ射线及各种中子的吸收率可高达到97. 5-99. 5%,内衬膜与橡胶层的粘合力 (N/25mm)达到160-180。具体试验效果见实施例6-7
[0053] 主要技术原理如下:
[0054] 1.本发明内衬膜可能是引入了大量的游离胺,并且与具有润湿性能的磺化烷基酯 盐及具有与橡胶良好粘结性的环氧树脂、SBR乳胶和松香科学复配,对高分子聚乙烯膜的粘 结性进行了改进,在保持低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMffPE)和高分子交 联聚乙烯的优良材料的特性下,克服了其粘结性差的缺陷,使得所述内衬膜在具有较好的 耐磨性、耐温性、耐腐蚀性、耐油性、耐酸碱性、自润滑性等特性条件下,还具有优良的与橡 胶粘结的性能。需要说明的是,上述机理是本申请发明人等的推断,本申请发明的机理即使 与所述机理不符,仍属本发明范围内。还需要说明的是,所述内衬膜的上述性能是其各个材 料组分科学复配、协同作用的效果,并非简单的材料功能的叠加。事实上,所述内衬膜与现 有技术相比确实与橡胶硫化粘结后具有优良的粘结性能。
[0055] 2.本发明玻璃钢增强纤维是以玻璃钢纤维丝、防中子纤维丝、防X、γ射线纤维 丝、铅粉、碳化硼粉科学复配,采用混纺、浸渍和烘干工艺制成,不仅具有质轻高强、抗老化、 耐腐蚀、阻燃、遮阳、隔热、绝缘等优良性能,而且具有屏蔽快中子,热中子和X、γ辐射的综 合屏蔽效果,特别是浸渍过程采用高压脉冲电厂处理,使得玻璃钢增强纤维适度软化,网格 结构更加丰富,加快了铅粉、碳化硼粉的渗透速度,增强了浸渍效果,提高了浸渍效率,最终 增强了玻璃钢增强纤维的防辐射效果。
[0056] 3.本发明聚丙烯增强复合材料的制造方法与现有技术相比,选取了黄麻作为炜编 双轴向织物的主要原料,可以充分利用黄麻优良的力学性能和资源优势;而利用炜编双轴 向的编织方法来加工黄麻炜编双轴向衬纱织物,原料价格低廉,可以节约生产成本,开发新 型优质的环保复合材料的增强体,同时不产生化学废弃物,对环境无污染。所述聚丙烯增强 复合材料拉伸强度为104. 8-112. 6MPa,弯曲强度为120. 1-139. 8MPa。
[0057] 4.本发明软管的制备方法工艺简单、操作方便,可控性好,效率高,可规模化生产, 在现有硫化粘结的基础上,通过对内衬膜和橡胶层的粘结面分别进行电晕处理,显著提高 了内衬膜和橡胶层粘结面的表面张力,表面张力指数平均提高7-1 lmN/m,且非常接近,再加 上内衬膜与橡胶层优良的材料粘结性,显著地提高了后续内衬膜与橡胶层硫化粘结的牢固 性,内衬膜不易与橡胶层
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