專利名稱：以碳纖維為增強(qiáng)層的硅橡膠包布膠管及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以碳纖維為增強(qiáng)層的硅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、耐低溫且耐壓的效果。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的硅橡膠包布膠管普遍存在耐壓能力低的問題，因硅橡膠本身拉伸強(qiáng)度，定伸強(qiáng)度較低，導(dǎo)致在很多場(chǎng)合不能達(dá)到耐壓要求。另外現(xiàn)有的硅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(qiáng)度低，不耐濃度高的酸堿，而玻璃纖維耐曲撓性較差，密度大，因此使得硅橡膠的應(yīng)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(chǎng)合，針對(duì)耐壓要求高的特殊領(lǐng)域，聚酯纖維和玻璃纖維便會(huì)失去作用。
例如，現(xiàn)有技術(shù)專利文獻(xiàn)ZL200510013565. 4中就公開了一種硅橡膠夾布及包繞膠管的制備方法，其中首先用截?cái)鄼C(jī)把硅膠布按產(chǎn)品要求尺寸裁斷，并將其包覆在芯棒上， 然后使用棉制水布或者塑料薄膜均勻包覆在包繞好的膠管表面，進(jìn)行硫化。顯然，該專利文獻(xiàn)中采用常規(guī)的棉制水布或者塑料薄膜作為骨架材料包覆膠管，其最終的產(chǎn)品耐壓性能低，只能使用在一般場(chǎng)合。因此，有必要尋找一種耐高溫、耐低溫和/或耐壓性能更好的硅橡膠包布膠管，例如應(yīng)用于大功率柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)等耐壓、耐溫要求高的領(lǐng)域。發(fā)明內(nèi)容
考慮到至少一個(gè)上述問題而完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種以碳纖維為增強(qiáng)層的硅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、耐低溫且耐壓的效果，它不僅解決了現(xiàn)有硅橡膠骨架材料耐溫性能低的問題，而且解決了硅橡膠本身及骨架材料耐壓能力低的問題。使得硅橡膠的應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步提高。
具體地，一種以碳纖維為增強(qiáng)層的硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于包括以下步驟對(duì)碳纖維布進(jìn)行表面處理，提高其表面極性基團(tuán)的含量；在要求尺寸的模芯上纏繞內(nèi)膠層；將經(jīng)過表面處理的碳纖維布作為增強(qiáng)層包覆在內(nèi)膠層上；在碳纖維布表面包覆纏繞外膠層，成型膠管；將膠管硫化，獲得成品，其中所述內(nèi)膠層和外膠層包括硅橡膠。優(yōu)選地，根據(jù)不同的要求，此復(fù)合模式可重復(fù)實(shí)施，如碳纖維布層一外膠層(硅橡膠層)一碳纖維布層一外膠層(硅橡膠層)一碳纖維布層一外膠層(硅橡膠層)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述極性基團(tuán)至少包括羰基極性基團(tuán)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，對(duì)碳纖維布進(jìn)行表面處理具體包括以下步驟首先以 NH4HCO3作為電解液，對(duì)碳纖維布進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化表面處理；然后對(duì)碳纖維布進(jìn)行清洗、 干燥；用硅烷偶聯(lián)劑的丁酮溶液浸漬碳纖維布。該處理方法粘結(jié)牢固，成本低，反應(yīng)均勻，易于控制且處理效果顯著。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，對(duì)碳纖維布進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化表面處理的時(shí)間為2-3分鐘。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，用硅烷偶聯(lián)劑的丁酮溶液浸漬碳纖維布20-35分鐘。
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(qiáng)層的硅橡膠包布膠管，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。
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(gè)并且交替設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述膠管用于大功率柴油機(jī)或大功率發(fā)電機(jī)。
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(shù)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(dǎo)熱系數(shù)大、耐腐蝕性和導(dǎo)電性良好等。同時(shí)，它又具有纖維般的柔曲性，可進(jìn)行編織加工和纏繞成型。碳纖維最優(yōu)良的性能是比強(qiáng)度和比模量超過一般的增強(qiáng)纖維，它和樹脂形成的復(fù)合材料的比強(qiáng)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(shí)，其與內(nèi)膠層、外膠層不易粘合的新技術(shù)問題。
與以前相比，現(xiàn)在的發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)馬力和功率等都有大幅度提高，使用的溫度、 壓力等也比以前相應(yīng)提高了很多，因此很多傳統(tǒng)的增強(qiáng)層已很難滿足現(xiàn)有的技術(shù)要求，且使用傳統(tǒng)增強(qiáng)層材料的膠管很容易在定期維護(hù)時(shí)間之前便受高溫或高壓影響失效，從而導(dǎo)致局部甚至整機(jī)損壞，給企業(yè)帶來重大經(jīng)濟(jì)損失或安全隱患。本發(fā)明生產(chǎn)的橡膠管可應(yīng)用在大功率柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)等耐壓、耐溫要求高的領(lǐng)域。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的成型后的硅橡膠包布膠管示意圖。
標(biāo)號(hào)說明1模芯，2內(nèi)膠層，3碳纖維布(增強(qiáng)層)，4外膠層
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過優(yōu)選實(shí)施例來描述本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，這里的具體實(shí)施方式
在于詳細(xì)地說明本發(fā)明，而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以做出各種變形和修改，這些都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
實(shí)施例1
下面結(jié)合附圖1來詳細(xì)描述本發(fā)明的以碳纖維為增強(qiáng)層的硅橡膠包布膠管以及其制造工藝。
一種以碳纖維為增強(qiáng)層的硅橡膠包布膠管制造工藝，包括以下步驟對(duì)碳纖維布 3進(jìn)行表面處理，提高其表面極性基團(tuán)的含量；在要求尺寸的模芯1上纏繞內(nèi)膠層2 ；將經(jīng)過表面處理的碳纖維布3作為增強(qiáng)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，成型膠管；將膠管硫化，獲得成品，其中所述內(nèi)膠層和外膠層包括硅橡膠。優(yōu)選地，根據(jù)不同的要求，此復(fù)合模式可重復(fù)實(shí)施，如碳纖維布3 —硅橡膠層4 —碳纖維布3 —硅橡膠層一碳纖維布3 —硅橡膠層4。優(yōu)選地，該外膠層4為橡膠層。
優(yōu)選地，所述極性基團(tuán)至少包括羰基極性基團(tuán)。
優(yōu)選地，對(duì)碳纖維布3進(jìn)行表面處理可具體包括以下步驟首先以NH4HCO3作為電解液，對(duì)碳纖維布3進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化表面處理；然后對(duì)碳纖維布3進(jìn)行清洗、干燥；用硅烷偶聯(lián)劑的丁酮溶液浸漬碳纖維布3。該處理方法粘結(jié)牢固，成本低，反應(yīng)均勻，易于控制且處理效果顯著?？商鎿Q地，也可以采用其它成份的電解液或者偶聯(lián)劑來處理碳纖維布3的表面，以提高其表面羰基等極性基團(tuán)的含量。
優(yōu)選地，對(duì)碳纖維布3進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化表面處理的時(shí)間為2-3分鐘。
優(yōu)選地，用硅烷偶聯(lián)劑的丁酮溶液浸漬碳纖維布320-35分鐘。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供了一種優(yōu)選的碳纖維布3與硅橡膠粘合的技術(shù)工藝。碳纖維布3經(jīng)過一定工藝對(duì)其表面進(jìn)行處理，使其與硅橡膠具有良好的粘合性能和附著強(qiáng)度。因?yàn)槲唇?jīng)表面處理的碳纖維布3，其表面羰基、羰基等極性基團(tuán)的含量很少，不利于與基體材料的粘結(jié)，其表面呈化學(xué)惰性，不易與基體材料浸潤(rùn)或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此為了實(shí)現(xiàn)橡膠和纖維間載荷的傳遞、充分發(fā)揮碳纖維的增強(qiáng)效應(yīng)和提高復(fù)合材料的力學(xué)性能及耐溫性能，必須對(duì)碳纖維表面進(jìn)行表面處理。優(yōu)選地，本實(shí)施例的具體處理工藝如下首先以NH4HCO3作為電解液，通電流(電流密度30-45A/M2)，對(duì)碳纖維進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化表面處理。然后對(duì)碳纖維布3進(jìn)行清洗和干燥，然后可用Al 100硅烷偶聯(lián)劑的丁酮溶液浸漬，該偶聯(lián)劑可以一部分與碳纖維表面形成化學(xué)鍵，另一部分與橡膠反應(yīng)形成化學(xué)鍵。該處理方法粘結(jié)牢固，成本低， 反應(yīng)均勻且處理效果顯著。
優(yōu)選地，本實(shí)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(qiáng)層的硅橡膠包布膠管，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。
優(yōu)選地，所述碳纖維布3和外膠層4均為多個(gè)并且交替設(shè)置。
優(yōu)選地，所述膠管可用于大功率柴油機(jī)或大功率發(fā)電機(jī)。
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(shù)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(dǎo)熱系數(shù)大、耐腐蝕性和導(dǎo)電性良好等。同時(shí)，它又具有纖維般的柔曲性，可進(jìn)行編織加工和纏繞成型。同時(shí)，本發(fā)明解決了碳纖維布作為骨架材料時(shí)，其與內(nèi)膠層、外膠層不易粘合的新技術(shù)問題。優(yōu)選地，本發(fā)明生產(chǎn)的橡膠管可應(yīng)用在大功率柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)等耐壓、耐溫要求高的領(lǐng)域。
本發(fā)明的以碳纖維為增強(qiáng)層的硅橡膠包布膠管及其制造工藝不限于上述實(shí)施例。 可以理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以做出各種變形和修改，例如電解液和/或偶聯(lián)劑的類型，都可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，這些都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以碳纖維為增強(qiáng)層的硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于包括以下步驟 對(duì)碳纖維布進(jìn)行表面處理，提高其表面極性基團(tuán)的含量；在要求尺寸的模芯上纏繞內(nèi)膠層；將經(jīng)過表面處理的碳纖維布作為增強(qiáng)層包覆在內(nèi)膠層上；在碳纖維布表面包覆纏繞外膠層，成型膠管；將膠管硫化，獲得成品，其中所述內(nèi)膠層和外膠層包括硅橡膠，對(duì)碳纖維布進(jìn)行表面處理具體包括以下步驟首先以NH4HCOdt為電解液，對(duì)碳纖維布進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化表面處理；然后對(duì)碳纖維布進(jìn)行清洗、干燥；用硅烷偶聯(lián)劑的丁酮溶液浸漬碳纖維布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于所述極性基團(tuán)至少包括羰基極性基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于所述膠管為彎管或波紋管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于對(duì)碳纖維布進(jìn)行連續(xù)陽(yáng)極氧化表面處理的時(shí)間為2-3分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于用硅烷偶聯(lián)劑的丁酮溶液浸漬碳纖維布20-35分鐘。
6.一種利用上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制造工藝制造的以碳纖維為增強(qiáng)層的硅橡膠包布膠管，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅橡膠包布膠管，其特征在于所述碳纖維布和外膠層均為多個(gè)并且交替設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅橡膠包布膠管，其特征在于所述膠管用于大功率柴油機(jī)或大功率發(fā)電機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅橡膠包布膠管，其特征在于所述膠管為彎管或波紋管。
全文摘要
一種以碳纖維為增強(qiáng)層的硅橡膠包布膠管制造工藝，包括以下步驟對(duì)碳纖維布進(jìn)行表面處理，提高其表面極性基團(tuán)的含量；在要求尺寸的模芯上纏繞內(nèi)膠層；將經(jīng)過表面處理的碳纖維布作為增強(qiáng)層包覆在內(nèi)膠層上；在碳纖維布表面包覆纏繞外膠層，成型膠管；將膠管硫化，獲得成品，其中所述內(nèi)膠層和外膠層包括硅橡膠。本發(fā)明以碳纖維布作為增強(qiáng)層制造硅橡膠包布膠管，不僅解決了現(xiàn)有硅橡膠膠管強(qiáng)度低，耐壓能力差的問題，而且提高了以聚酯纖維或玻璃纖維等傳統(tǒng)材料作為橡膠增強(qiáng)層的硅橡膠膠管耐溫性能低的問題，最大限度的發(fā)揮硅橡膠的耐溫和耐壓性能。本發(fā)明生產(chǎn)的橡膠管可應(yīng)用在大功率柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)等耐壓、耐溫要求高的領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B29C53/56GK102514197SQ20111041991
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者劉建輝 申請(qǐng)人:福安市東風(fēng)橡膠制品有限公司