專利名稱：以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管及其制造工藝，其具有新型骨架材料以及制造工藝，并具有耐高溫、耐壓、耐溶劑的效果。
背景技術：
現(xiàn)有的氟橡膠包布膠管普遍存在耐壓能力低的問題，因普通氟橡膠本身拉伸強度，定伸強度較低，導致在很多場合不能達到耐壓要求。另外現(xiàn)有的氟橡膠骨架材料大多數(shù)使用聚酯纖維或玻璃纖維，其中聚酯纖維耐熱性能較低，強度低，不耐濃度高的酸堿，而玻璃纖維耐曲撓性較差，密度大，因此使得氟橡膠管的應用范圍不能得到充分發(fā)揮，而且聚酯纖維和玻璃纖維的耐壓性能低，只能使用在一般場合，針對耐壓要求高的特殊領域，聚酯纖維或玻璃纖維等常用纖維便會失去作用。
此外，現(xiàn)有技術專利文獻ZL 02282018. 3中還公開了一種氟橡膠或氯醚橡膠燃油膠管，其包括氟橡膠層、芳綸線層和氯醚橡膠層。該專利文獻中采用芳綸線層作為骨架材料包覆膠管，其最終的產(chǎn)品同樣只能使用在一般場合，無法適應耐壓要求高的特殊領域。因此，有必要尋找一種耐高溫、和/或耐壓性能更好的氟橡膠包布膠管，例如應用于航空，核電站，石油化工、大型船舶等耐溫、耐壓、耐溶劑要求高的領域。發(fā)明內(nèi)容
考慮到至少一個上述問題而完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個目的在于提供一種以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管制造工藝，其采用了新型骨架材料，且產(chǎn)品具有耐高溫、耐壓、耐溶劑的效果，它不僅解決了現(xiàn)有氟橡膠骨架材料耐溫性能低的問題，而且解決了氟橡膠本身及骨架材料耐壓能力低的問題。使得氟橡膠的應用范圍得到進一步提高。
具體地，一種以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于包括以下步驟對碳纖維布進行表面處理，提高其表面極性基團的含量；在要求尺寸的模芯上成型內(nèi)膠層；將經(jīng)過表面處理的碳纖維布作為增強層包覆在內(nèi)膠層上；在碳纖維布表面包覆外膠層；將得到的膠管硫化，獲得成品，其中所述內(nèi)膠層和外膠層包括氟橡膠。優(yōu)選地，根據(jù)不同的要求，此復合模式可重復實施，如碳纖維布層一氟橡膠一碳纖維布層一氟橡膠一碳纖維布層一外膠層(氟橡膠)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述極性基團至少包括羰基極性基團。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，對碳纖維布進行表面處理具體包括以下步驟用含臭氧的氣體將碳纖維布氧化，緊接著在碳纖維布表面上涂膠黏劑。該處理方法粘結牢固，成本低， 反應均勻，易于控制且處理效果顯著。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，用多官能團的環(huán)氧樹脂與低分子有機酸共聚，配置成1%左右的四氫呋喃溶液作為膠黏劑。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，涂膠黏劑的量控制在碳纖維布重量的0. 5-2%之間。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述氣體中臭氧的含量為0. 5% -3. 0%。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述的將碳纖維布氧化具體為將碳纖維布氧化 30s_200s。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述的將碳纖維布氧化具體為在100-250°C將碳纖維布氧化。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，還提供一種采用上述制造工藝制造的以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管，其特征在于包括內(nèi)膠層；包覆在內(nèi)膠層上的經(jīng)過表面處理的碳纖維布； 以及碳纖維布上包覆纏繞的外膠層，所述內(nèi)膠層和外膠層包括氟橡膠。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述碳纖維布和外膠層均為多個并且交替設置。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述膠管用于航空，核電站，石油化工、或者大型船舶。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述膠管為直管或異型管(包括彎管、波紋管)。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所使用的骨架材料(碳纖維布)相比于通用的骨架材料 (如聚酯纖維、玻璃纖維)具有更好的性能，碳纖維具有元素碳的各種優(yōu)良性能，如比重小、 耐熱性極好、熱膨脹系數(shù)小、導熱系數(shù)大、耐腐蝕性和導電性良好等。同時，它又具有纖維般的柔曲性，可進行編織加工和纏繞成型。碳纖維最優(yōu)良的性能是比強度和比模量超過一般的增強纖維，它和樹脂形成的復合材料的比強度和比模量比鋼和鋁合金還高3倍左右。更重要的是，本發(fā)明還解決了碳纖維布作為骨架材料時，其與內(nèi)膠層、外膠層不易粘合的新技術問題。
與以前相比，現(xiàn)在的航空、核電站、石油化工、大型船舶等領域，對膠管的耐溫、耐壓以及耐溶劑的要求等比以前相應提高了很多，因此很多傳統(tǒng)的增強層已很難滿足現(xiàn)有的技術要求，使用傳統(tǒng)增強層材料的膠管很容易在定期維護時間之前便受高溫或高壓影響失效，從而導致局部甚至整機損壞，給企業(yè)帶來重大經(jīng)濟損失或安全隱患。本發(fā)明生產(chǎn)的橡膠管可應用在航空，核電站，石油化工、大型船舶等耐溫、耐壓、耐溶劑要求高的領域。


圖I是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的成型后的氟橡膠包布膠管示意圖。
標號說明1模芯，2內(nèi)膠層，3碳纖維布(增強層)，4外膠層
具體實施例方式
下面結合附圖，通過優(yōu)選實施例來描述本發(fā)明的最佳實施方式，這里的具體實施方式
在于詳細地說明本發(fā)明，而不應理解為對本發(fā)明的限制，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)范圍的情況下，可以做出各種變形和修改，這些都應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
實施例I
下面結合附圖I來詳細描述本發(fā)明的以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管以及其制造工藝。
一種以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管制造工藝，包括以下步驟對碳纖維布 3進行表面處理，提高其表面極性基團的含量；在要求尺寸的模芯I上成型內(nèi)膠層2 ;將經(jīng)過表面處理的碳纖維布3作為增強層包覆在內(nèi)膠層2上；在碳纖維布3表面包覆纏繞外膠層4 ;將得到的膠管硫化，獲得成品，其中所述內(nèi)膠層和外膠層包括氟橡膠。優(yōu)選地，根據(jù)不同的要求，此復合模式可重復實施，如碳纖維布3 —氟橡膠4 —碳纖維布3 —氟橡膠一碳纖維布3 —氟橡膠4。優(yōu)選地，所述硫化可包括一次硫化和二次硫化。
優(yōu)選地，所述極性基團至少包括羰基極性基團。
優(yōu)選地，對碳纖維布3進行表面處理具體包括以下步驟用含臭氧的氣體將碳纖維布3氧化，緊接著在碳纖維布3表面上涂膠黏劑。該處理方法粘結牢固，成本低，反應均勻，易于控制且處理效果顯著。
優(yōu)選地，可用多官能團的環(huán)氧樹脂與低分子有機酸共聚，配置成1%左右的四氫呋喃溶液作為膠黏劑?？商鎿Q地，還可以采用其它類型的膠黏劑。
優(yōu)選地，涂膠黏劑的量可控制在碳纖維布重量的0. 5-2%之間。
優(yōu)選地，所述氣體中臭氧的含量可為0. 5% -3. 0%。
優(yōu)選地，所述的將碳纖維布3氧化具體為將碳纖維布氧化30s_200s。
優(yōu)選地，所述的將碳纖維布氧化具體為在100_250°C將碳纖維布氧化。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所使用的骨架材料(碳纖維布)相比于通用的骨架材料 (如聚酯纖維、玻璃纖維)具有更好的性能，碳纖維具有元素碳的各種優(yōu)良性能，如比重小、 耐熱性極好、熱膨脹系數(shù)小、導熱系數(shù)大、耐腐蝕性和導電性良好等。同時，它又具有纖維般的柔曲性，可進行編織加工和纏繞成型。
實施例2
本實施例提供了一種優(yōu)選的碳纖維布3與氟橡膠粘合的技術工藝。碳纖維布3必須經(jīng)過一定工藝對其表面進行處理，使其與氟橡膠具有良好的粘合性能和附著強度。因為未經(jīng)表面處理的碳纖維布3，其表面羰基、羰基等極性基團的含量很少，不利于與基體材料的粘結，其表面呈化學惰性，不易與基體材料浸潤或發(fā)生化學反應。因此為了實現(xiàn)氟橡膠和碳纖維間載荷的傳遞、充分發(fā)揮碳纖維的增強效應和提高復合材料的力學性能及耐溫性能，必須對碳纖維3表面進行表面處理。優(yōu)選地，具體處理工藝如下用含臭氧0. 5%-3. 0% 的氣體在100-250°C將碳纖維布氧化30s-200s，緊接著在纖維布表面上涂膠，用多官能團的環(huán)氧樹脂與低分子有機酸共聚，然后配置成1%左右的四氫呋喃溶液作為膠黏劑，涂膠量應嚴格控制在0. 5-2%之間。該處理方法設備簡單，操作方便，處理速度快，效果好。
優(yōu)選地，本實施例還提供一種采用前述制造工藝制造的以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管，其包括內(nèi)膠層2 ;包覆在內(nèi)膠層2上的經(jīng)過表面處理的碳纖維布3 ;以及碳纖維布3上包覆纏繞的外膠層4，所述內(nèi)膠層2和外膠層4包括氟橡膠。
優(yōu)選地，所述碳纖維布3和外膠層4均為多個并且交替設置。
優(yōu)選地，述膠管用于航空，核電站，石油化工、或者大型船舶。
優(yōu)選地，所述膠管可為直管或異型管，該異型管包括彎管、波紋管等等。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所使用的骨架材料(碳纖維布)相比于通用的骨架材料 (如聚酯纖維、玻璃纖維)具有更好的性能。同時，本發(fā)明解決了碳纖維布作為骨架材料時， 其與內(nèi)膠層、外膠層不易粘合的新技術問題。
本發(fā)明的以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管及其制造工藝不限于上述實施例。 可以理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)范圍的情況下，可以做出各種變形和修改，這些都應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于包括以下步驟 對碳纖維布進行表面處理，提高其表面極性基團的含量；在要求尺寸的模芯上成型內(nèi)膠層；將經(jīng)過表面處理的碳纖維布作為增強層包覆在內(nèi)膠層上；在碳纖維布表面包覆外膠層；將得到的膠管硫化，獲得成品，其中所述內(nèi)膠層和外膠層包括氟橡膠，所述對碳纖維布進行表面處理具體包括以下步驟用含臭氧的氣體將碳纖維布氧化， 緊接著在碳纖維布表面上涂膠黏劑。
2.根據(jù)權利要求I的氟橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于所述極性基團至少包括羰基極性基團。
3.根據(jù)權利要求I或2的氟橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于用多官能團的環(huán)氧樹脂與低分子有機酸共聚，配置成1%左右的四氫呋喃溶液作為膠黏劑。
4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的氟橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于涂膠黏劑的量控制在碳纖維布重量的0. 5-2%之間。
5.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的氟橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于所述氣體中臭氧的含量為0.5% -3.0%。
6.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的氟橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于將碳纖維布氧化 30s-200s。
7.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的氟橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于在 100-250°C將碳纖維布氧化。
8.一種利用上述任一項權利要求所述的制造工藝制造的以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管，其特征在于包括內(nèi)月父層；包覆在內(nèi)膠層上的經(jīng)過表面處理的碳纖維布；以及碳纖維布上包覆纏繞的外膠層，所述內(nèi)膠層和外膠層包括氟橡膠。
9.根據(jù)權利要求8所述的氟橡膠包布膠管，其特征在于所述碳纖維布和外膠層均為多個并且交替設置；所述膠管用于航空，核電站，石油化工、或者大型船舶；所述膠管為彎管或波紋管。
全文摘要
一種以碳纖維為增強層的氟橡膠包布膠管制造工藝，包括以下步驟對碳纖維布進行表面處理，提高其表面極性基團的含量；在要求尺寸的模芯上成型內(nèi)膠層；將經(jīng)過表面處理的碳纖維布作為增強層包覆在內(nèi)膠層上；在碳纖維布表面包覆外膠層；將得到的膠管硫化，獲得成品，其中所述內(nèi)膠層和外膠層包括氟橡膠。本發(fā)明以碳纖維布作為增強層制造氟橡膠包布膠管，不僅解決了現(xiàn)有氟橡膠膠管強度低，耐壓能力差的問題，而且最大限度地發(fā)揮了氟橡膠的耐溫和耐壓性能。本發(fā)明生產(chǎn)的膠管可應用在航空、核電站、石油化工、大型船舶等領域。
文檔編號D06M10/00GK102537538SQ20111041988
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者劉建輝 申請人:福安市東風橡膠制品有限公司