输送含芳香烃溶剂的物料用橡胶软管转让专利
申请号 : CN200610029514.5
文献号 : CN100582544C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 潘晓天 , 范强
申请人 : 上海橡胶制品研究所 , 上海华瑞橡胶制品有限公司
摘要 :
一种输送含芳香烃溶剂的物料用橡胶软管，由多重管壁复合而成，其特征是，所述多重管壁的构成包括：以氟橡胶为主体的内衬层；以专门配合的氯丁橡胶制成的过渡层；以涂胶织物为主体的增强用夹布层和以耐老化配合的氯丁橡胶为主体的外胶层。
权利要求 :
1、一种输送含芳香烃溶剂的物料用橡胶软管，由多重管壁复合 而成，其特征是，所述多重管壁的构成包括：以氟橡胶为主体的内衬 层[1]；以专门配合的氯丁橡胶制成的过渡层[2]；以涂胶织物制成的 增强用夹布层[3]和以耐老化配合的氯丁橡胶为主体的外胶层[4]；所 述的以专门配合的氯丁橡胶制成的过渡层[2]除采用一般氯丁橡胶配 合所通用的氧化锌、氧化镁硫化系统外，专门添加了以氯丁橡胶为 100重量份计，用量为10～30重量份的氢氧化钙；该过渡层的厚度为 1～2mm。
2、根据权利要求1所述的输送含芳香烃溶剂的物料用橡胶软管， 其特征是，所述的以氟橡胶为主体的内衬层[1]是以偏氟乙烯-六氟 丙烯组成的二元系或偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯组成的三元系 氟橡胶为基础，以芳香多元醇为硫化剂，以有机季胺盐或季膦盐为促 进剂；内衬层的厚度为0.3～1.5mm。
3、根据权利要求1所述的输送含芳香烃溶剂的物料用橡胶软管， 其特征是，所述的以涂胶织物制成的增强用夹布层[3]由涂擦天然橡 胶胶浆的维纶平布3～7层构成。
4、根据权利要求1所述的输送含芳香烃溶剂的物料用橡胶软管， 其特征是，所述的以氯丁橡胶为主体的外胶层[4]在其配合中专门添 加了用以提高耐老化和抗臭氧性能的防老剂和石蜡；该外胶层的厚度 为1～3mm。
说明书 :
技术领域
本发明涉及化学工业领域的橡胶制品工业，也即胶管工业，具体 地说，涉及一种能够用于输送含有芳香烃溶剂物料的橡胶软管。
背景技术
在油墨、造漆、涂料、塑料等化工行业广泛使用以甲苯、二甲苯 为代表的芳香烃溶剂，并且为了避免对环境造成污染，多用密闭的管 道来输送此类溶剂和含有此类溶剂的物料，因此，在有些场合，免不 了要使用橡胶软管(以下简称胶管)之类柔性管道来进行连接和输送， 问题是常用的橡胶材料，包括以耐油性能著称的丁腈橡胶都不耐这类 芳香烃溶剂，制成的橡胶软管在经短时间应用后，很快就会损坏报废， 不得不予以更换。
为此，有些厂家采用以聚氯乙烯作内胶层制成多层复合胶管应用 于这类用途，但是聚氯乙烯屈挠性差，粘合性能也不理想，以致在胶 管成型作业中要使用毒性较大的溶剂，制成的胶管不易弯曲，给用户 带来诸多不便。
经查，在诸多橡胶中氟橡胶具有较佳的耐芳香烃溶剂性能，但 氟橡胶的价格昂贵，粘度高，工艺性能差，用它制造胶管在工艺上存 在一定困难，近年来，随着低门尼粘度氟橡胶的出现，氟橡胶的加工 工艺性能得到了一定程度的改善，但此类氟橡胶的价格更为昂贵。为 此，工业上一般多采用以薄层氟橡胶作内衬，外覆其它橡胶层作为过 渡层的方法来降低成本并充分利用氟橡胶优异的耐介质性能和不易 渗透性。然而，氟橡胶由于其主链受到氟原子的屏蔽作用，致使它与 其它橡胶不易粘合，加上它的硫化系统与其它橡胶不一致，更增加了 它与其它橡胶复合的难度，美国专利USP4806351披露了一种氟橡胶 与丁腈橡胶复合的方法，据称可以用于胶管的制造，但是在耐受压力 的夹布胶管的制造中，一般工厂通常使用涂擦天然橡胶胶浆或胶乳的 织物作为夹布层，以丁腈橡胶为基础的过渡层与天然橡胶的粘合性能 不佳，如果改用丁腈橡胶为主体的胶浆来涂擦夹布层，则不但工艺复 杂且难以兼顾同时与外胶层通常采用的耐老化耐臭氧性能优越的氯 丁橡胶实现粘合。
为此，有些厂家采用以聚氯乙烯作内胶层制成多层复合胶管应用 于这类用途，但是聚氯乙烯屈挠性差，粘合性能也不理想，以致在胶 管成型作业中要使用毒性较大的溶剂，制成的胶管不易弯曲，给用户 带来诸多不便。
经查，在诸多橡胶中氟橡胶具有较佳的耐芳香烃溶剂性能，但 氟橡胶的价格昂贵，粘度高，工艺性能差，用它制造胶管在工艺上存 在一定困难，近年来，随着低门尼粘度氟橡胶的出现，氟橡胶的加工 工艺性能得到了一定程度的改善，但此类氟橡胶的价格更为昂贵。为 此，工业上一般多采用以薄层氟橡胶作内衬，外覆其它橡胶层作为过 渡层的方法来降低成本并充分利用氟橡胶优异的耐介质性能和不易 渗透性。然而，氟橡胶由于其主链受到氟原子的屏蔽作用，致使它与 其它橡胶不易粘合，加上它的硫化系统与其它橡胶不一致，更增加了 它与其它橡胶复合的难度，美国专利USP4806351披露了一种氟橡胶 与丁腈橡胶复合的方法，据称可以用于胶管的制造，但是在耐受压力 的夹布胶管的制造中，一般工厂通常使用涂擦天然橡胶胶浆或胶乳的 织物作为夹布层，以丁腈橡胶为基础的过渡层与天然橡胶的粘合性能 不佳，如果改用丁腈橡胶为主体的胶浆来涂擦夹布层，则不但工艺复 杂且难以兼顾同时与外胶层通常采用的耐老化耐臭氧性能优越的氯 丁橡胶实现粘合。
发明内容
为克服上述缺点，本发明旨在提供一种由多重管壁复合而成的适 合于输送含芳香烃溶剂的物料用橡胶软管，它既可以使用涂擦天然橡 胶的夹布层，所用过渡层又能兼顾与氟橡胶的粘合，也不妨碍采用耐 老化耐臭氧性能优越的氯丁橡胶作为外胶层。
本发明是这样实现的，所述的多重管壁复合橡胶软管的构成包 括：以氟橡胶为主体的内衬层；以专门配合的氯丁橡胶制成的过渡层； 以涂胶织物制成的增强用夹布层和以耐老化配合的氯丁橡胶为主体 的外胶层。
其中，以氟橡胶为主体的内衬层用于与所输送的含芳香烃溶剂的 物料或者单纯的芳香烃溶剂直接接触，故要求具有卓越的耐芳香烃溶 剂性能，即该层橡胶材料既不能被芳香烃溶剂所溶胀，也不易被芳香 烃溶剂所渗透。为此，要采用耐芳香烃溶剂性能最佳的氟橡胶作为主 体材料来制造。适用的氟橡胶可以是以偏氟乙烯-六氟丙烯组成的二 元系或偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯组成的三元系氟橡胶，像国内 三爱富公司牌号为F2601、F2602、F2604、F2605及F2462、F2463 等的氟橡胶，只要能通过适当的配合，使得到的胶料能适应夹布胶管 成型加工就可。
氟橡胶的硫化系统有许多种，包括胺类、多元酚类、过氧化物类 等，对于本发明，硫化系统宜采用以芳香多醇作为硫化剂，有机季胺 盐或季膦盐作为促进剂，因为此类硫化系统工艺性能好，压缩永久变 形小，而且有利于粘合。硫化剂的量以橡胶为100重量份计，宜为 1.5～2.0重量份，促进剂的量为0.5～1.5重量份。使用的硫化剂如双酚 A和双酚AF，促进剂如四苯基氯化膦、苄基三苯基氯化膦、四苯基 氯化铵等。
其他使用的助剂包括：补强剂炭黑，吸酸剂MgO和Ca(OH)2 以及根据使用条件选定的其它助剂。要强调指出的是，按以上配方设 定的氟橡胶材料具有良好的耐芳香烃溶剂性能。
该层以氟橡胶为主体的内衬层的厚度宜为0.3～1.5mm，厚度过 薄，即小于0.3mm，一则成型加工困难，二则易被溶剂透过，不能 达到本发明之目的。反之，厚度过大，会造成昂贵的氟橡胶的浪费， 于产品的成本不利。
所述的以专门配合的氯丁橡胶制成的过渡层用于包覆在氟橡胶 内衬层的外面，与薄薄的氟橡胶内衬层一起组成本发明胶管的内胶 层，故要求它既能与氟橡胶内衬层形成良好粘合，还要对涂擦天然橡 胶的增强用夹布层具有良好的粘合性能。为此，本发明选用粘合性能 出众，又具有适当耐油耐溶剂性能的氯丁橡胶作为该过渡层的主体材 料，加以专门的配合手段，使之对氟橡胶也具有很好的粘合力。所述 的专门的配合手段是指除采用一般氯丁橡胶配合所通用的氧化锌、氧 化镁硫化系统外，专门添加了适量的对氟橡胶具有活性剂和吸酸剂作 用，能参与氟橡胶交联网络形成的氢氧化钙，以有助于对氟橡胶的粘 合。其用量以氯丁橡胶为100重量份计，宜为10～30重量份。用量少 于10重量份，会导致与氟橡胶的粘合性能不足，用量多于30重量份， 则影响氯丁橡胶的常规性能，如强度、压缩永久变形等。该过渡层的 厚度以1～2mm为宜。
所述的以涂胶织物制成的增强用夹布层，用来提高胶管的承压能 力，以适应物料在抽吸泵送时所产生的压力，一般胶管制造厂多采用 涂擦天然橡胶胶浆或胶乳的织物作为夹布层，本发明选用涂擦天然橡 胶的维纶平布，它相对于棉布，具有更高的强度，相对于其它合成纤 维布，具有价格低廉和易于粘合加工等优点。
夹布层的层数可根据耐压需要而定，通常选用3-7层。层数过 少，胶管的耐压能力不足，层数过多，胶管的柔软性能变差，弯曲半 径增大，使用不便。
所述的以氯丁橡胶为主体的外胶层，用于保护整个胶管内部结 构，不受外部环境的影响，故选用耐天候老化、耐臭氧性能优良，又 便于与涂擦天然橡胶的夹布层粘合的氯丁橡胶作为主体材料，但是无 需额外加入Ca(OH)2之类金属碱，不过为了进一步改善其耐天候和 耐臭氧老化性能，需加入防老剂和石蜡等能够改善橡胶耐老化性能的 防护性配合剂。该胶层的厚度以1～3mm为宜，借以提供足够的对内 部结构的防护功能和胶管被拖曳时的耐磨性能。
综上所述，本发明的优点是显而易见的，首先它采用氟橡胶作内 衬层，完全能承受芳香烃类溶剂的侵蚀；其次，采用专门配合的氯丁 橡胶作过渡层，既能与氟橡胶内衬层良好复合，又能方便地与胶管厂 通用的涂擦天然橡胶的夹布层实现粘合，简化了工艺，降低了制造成 本，能为一般胶管厂所接受。本发明胶管曾提供给江苏某造漆厂和油 墨厂使用，反应良好，第一，其使用寿命较以往采用丁腈橡胶作内胶 层的胶管，明显延长；第二，较之采用聚氯乙烯作内胶层的胶管，产 品的柔韧性，大大提高，特别是在冬季使用时。
本发明是这样实现的，所述的多重管壁复合橡胶软管的构成包 括：以氟橡胶为主体的内衬层；以专门配合的氯丁橡胶制成的过渡层； 以涂胶织物制成的增强用夹布层和以耐老化配合的氯丁橡胶为主体 的外胶层。
其中，以氟橡胶为主体的内衬层用于与所输送的含芳香烃溶剂的 物料或者单纯的芳香烃溶剂直接接触，故要求具有卓越的耐芳香烃溶 剂性能，即该层橡胶材料既不能被芳香烃溶剂所溶胀，也不易被芳香 烃溶剂所渗透。为此，要采用耐芳香烃溶剂性能最佳的氟橡胶作为主 体材料来制造。适用的氟橡胶可以是以偏氟乙烯-六氟丙烯组成的二 元系或偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯组成的三元系氟橡胶，像国内 三爱富公司牌号为F2601、F2602、F2604、F2605及F2462、F2463 等的氟橡胶，只要能通过适当的配合，使得到的胶料能适应夹布胶管 成型加工就可。
氟橡胶的硫化系统有许多种，包括胺类、多元酚类、过氧化物类 等，对于本发明，硫化系统宜采用以芳香多醇作为硫化剂，有机季胺 盐或季膦盐作为促进剂，因为此类硫化系统工艺性能好，压缩永久变 形小，而且有利于粘合。硫化剂的量以橡胶为100重量份计，宜为 1.5～2.0重量份，促进剂的量为0.5～1.5重量份。使用的硫化剂如双酚 A和双酚AF，促进剂如四苯基氯化膦、苄基三苯基氯化膦、四苯基 氯化铵等。
其他使用的助剂包括：补强剂炭黑，吸酸剂MgO和Ca(OH)2 以及根据使用条件选定的其它助剂。要强调指出的是，按以上配方设 定的氟橡胶材料具有良好的耐芳香烃溶剂性能。
该层以氟橡胶为主体的内衬层的厚度宜为0.3～1.5mm，厚度过 薄，即小于0.3mm，一则成型加工困难，二则易被溶剂透过，不能 达到本发明之目的。反之，厚度过大，会造成昂贵的氟橡胶的浪费， 于产品的成本不利。
所述的以专门配合的氯丁橡胶制成的过渡层用于包覆在氟橡胶 内衬层的外面，与薄薄的氟橡胶内衬层一起组成本发明胶管的内胶 层，故要求它既能与氟橡胶内衬层形成良好粘合，还要对涂擦天然橡 胶的增强用夹布层具有良好的粘合性能。为此，本发明选用粘合性能 出众，又具有适当耐油耐溶剂性能的氯丁橡胶作为该过渡层的主体材 料，加以专门的配合手段，使之对氟橡胶也具有很好的粘合力。所述 的专门的配合手段是指除采用一般氯丁橡胶配合所通用的氧化锌、氧 化镁硫化系统外，专门添加了适量的对氟橡胶具有活性剂和吸酸剂作 用，能参与氟橡胶交联网络形成的氢氧化钙，以有助于对氟橡胶的粘 合。其用量以氯丁橡胶为100重量份计，宜为10～30重量份。用量少 于10重量份，会导致与氟橡胶的粘合性能不足，用量多于30重量份， 则影响氯丁橡胶的常规性能，如强度、压缩永久变形等。该过渡层的 厚度以1～2mm为宜。
所述的以涂胶织物制成的增强用夹布层，用来提高胶管的承压能 力，以适应物料在抽吸泵送时所产生的压力，一般胶管制造厂多采用 涂擦天然橡胶胶浆或胶乳的织物作为夹布层，本发明选用涂擦天然橡 胶的维纶平布，它相对于棉布，具有更高的强度，相对于其它合成纤 维布，具有价格低廉和易于粘合加工等优点。
夹布层的层数可根据耐压需要而定，通常选用3-7层。层数过 少，胶管的耐压能力不足，层数过多，胶管的柔软性能变差，弯曲半 径增大，使用不便。
所述的以氯丁橡胶为主体的外胶层，用于保护整个胶管内部结 构，不受外部环境的影响，故选用耐天候老化、耐臭氧性能优良，又 便于与涂擦天然橡胶的夹布层粘合的氯丁橡胶作为主体材料，但是无 需额外加入Ca(OH)2之类金属碱，不过为了进一步改善其耐天候和 耐臭氧老化性能，需加入防老剂和石蜡等能够改善橡胶耐老化性能的 防护性配合剂。该胶层的厚度以1～3mm为宜，借以提供足够的对内 部结构的防护功能和胶管被拖曳时的耐磨性能。
综上所述，本发明的优点是显而易见的，首先它采用氟橡胶作内 衬层，完全能承受芳香烃类溶剂的侵蚀；其次，采用专门配合的氯丁 橡胶作过渡层，既能与氟橡胶内衬层良好复合，又能方便地与胶管厂 通用的涂擦天然橡胶的夹布层实现粘合，简化了工艺，降低了制造成 本，能为一般胶管厂所接受。本发明胶管曾提供给江苏某造漆厂和油 墨厂使用，反应良好，第一，其使用寿命较以往采用丁腈橡胶作内胶 层的胶管，明显延长；第二，较之采用聚氯乙烯作内胶层的胶管，产 品的柔韧性，大大提高，特别是在冬季使用时。
附图说明
图1是本发明胶管沿纵轴方向的剖面结构示意图。
图中标号的含义为：1——以氟橡胶为主体的内衬层；2——以专 门配合的氯丁橡胶制成的过渡层；3——以涂胶织物制成的增强用夹 布层；4——以耐老化配合的氯丁橡胶为主体的外胶层。
图中标号的含义为：1——以氟橡胶为主体的内衬层；2——以专 门配合的氯丁橡胶制成的过渡层；3——以涂胶织物制成的增强用夹 布层；4——以耐老化配合的氯丁橡胶为主体的外胶层。
具体实施方式
下面用实施例对本发明作进一步具体说明，但本发明决不局限于 这些实施例。
实施例1、2和比较例1
参见图1，采用传统的夹布胶管成型工艺，在成型机上把以氟橡 胶为主体的内衬层[1]包复在Φ38mm的芯棒上，胶层厚度0.8mm； 接着在该内衬层[1]上出包复以专门配合的氯丁橡胶制成的过渡层 [2]，胶层厚1.5mm，然后包复以涂胶织物制成的增强用夹布层[3]， 该夹布层由5层涂复天然橡胶胶浆的维纶平布组成，最后在夹布层外 包复以耐老化配合的氯丁橡胶为主体的外胶层[4]，胶层厚度2.5mm。
各胶层所用胶料的配合(各组份用量均为重量份)如表1所示。
表1
按表1配合制成胶管的性能如表2所示。本发明胶管完全能满足 输送含芳香烃溶剂的物料的使用要求。
表2
实施例1、2和比较例1
参见图1，采用传统的夹布胶管成型工艺，在成型机上把以氟橡 胶为主体的内衬层[1]包复在Φ38mm的芯棒上，胶层厚度0.8mm； 接着在该内衬层[1]上出包复以专门配合的氯丁橡胶制成的过渡层 [2]，胶层厚1.5mm，然后包复以涂胶织物制成的增强用夹布层[3]， 该夹布层由5层涂复天然橡胶胶浆的维纶平布组成，最后在夹布层外 包复以耐老化配合的氯丁橡胶为主体的外胶层[4]，胶层厚度2.5mm。
各胶层所用胶料的配合(各组份用量均为重量份)如表1所示。
表1
按表1配合制成胶管的性能如表2所示。本发明胶管完全能满足 输送含芳香烃溶剂的物料的使用要求。
表2