專利名稱：以碳纖維為增強(qiáng)層的氟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)層的氟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、耐壓、耐溶劑的效果。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的氟硅橡膠包布膠管普遍存在耐壓能力低的問題，因普通氟硅橡膠本身拉伸強(qiáng)度，定伸強(qiáng)度較低，導(dǎo)致在很多場合不能達(dá)到耐壓要求。另外現(xiàn)有的氟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，因此使得氟硅橡膠管的應(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，只能使用在一般場合，針對耐壓要求高的特殊領(lǐng)域， 聚酯纖維或玻璃纖維等常用纖維便會失去作用。
因此，有必要尋找一種耐高溫、耐低溫和/或耐壓性能更好的氟硅橡膠包布膠管， 例如應(yīng)用于航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設(shè)備等耐溫、耐壓、耐溶劑要求高的領(lǐng)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(qiáng)層的氟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、耐壓、耐溶劑的效果，它不僅解決了現(xiàn)有氟硅橡膠骨架材料耐溫性能低的問題，而且解決了氟硅橡膠本身及骨架材料耐壓能力低的問題。使得氟硅橡膠的應(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)層的氟硅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(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成型內(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)實施，如碳纖維布層一氟硅橡膠層一碳纖維布層一氟硅橡膠層一碳纖維布層一氟硅橡膠層。
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，對碳纖維布進(jìn)行表面處理具體包括以下步驟首先將碳纖維布置于等離子腔內(nèi)的兩片互相平行的電容耦合板間，做等離子轟擊處理，然后置于 KH550(硅烷偶聯(lián)劑)溶液中，最后取出干燥備用。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，在壓力40pa，氧氣流10L/min&^0-350W功率下，做等離子轟擊處理。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，做等離子轟擊處理5min以內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，KH550溶液質(zhì)量百分比為0. 5-1%。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，置于KH550(硅烷偶聯(lián)劑)溶液中8-lOmin。
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)層的氟硅橡膠包布膠管，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的外膠層，所述內(nèi)膠層和外膠層包括氟硅橡膠。
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(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，所述膠管用于航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設(shè)備。
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，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，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)在的航空、核電站、石油化工、大型船舶等領(lǐng)域，對膠管的耐溫、耐壓以及耐溶劑的要求等比以前相應(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，使用傳統(tǒng)增強(qiáng)層材料的膠管很容易在定期維護(hù)時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)用在航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設(shè)備等耐溫、耐壓、耐溶劑要求高的領(lǐng)域。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的成型后的氟硅橡膠包布膠管示意圖。
標(biāo)號說明1模芯，2內(nèi)膠層，3碳纖維布(增強(qiáng)層)，4外膠層
具體實施例方式
下面結(jié)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(xì)地說明本發(fā)明，而不應(yīng)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(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
實施例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)層的氟硅橡膠包布膠管以及其制造工藝。
一種以碳纖維為增強(qiáng)層的氟硅橡膠包布膠管制造工藝，包括以下步驟對碳纖維布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(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 ；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)實施，如碳纖維布3 —氟硅橡膠層4 —碳纖維布3 —氟硅橡膠層一碳纖維布3 —氟硅橡膠層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(tuán)至少包括羰基極性基團(tuán)。
優(yōu)選地，對碳纖維布3進(jìn)行表面處理具體包括以下步驟首先將碳纖維布3置于等離子腔內(nèi)的兩片互相平行的電容耦合板間，做等離子轟擊處理，然后置于KH550(硅烷偶聯(lián)劑)溶液中，最后取出干燥備用。
優(yōu)選地，在壓力40pa，氧氣流lOL/min及^0_350W功率下，做等離子轟擊處理。
優(yōu)選地，做等離子轟擊處理5min以內(nèi)。
優(yōu)選地，KH550溶液質(zhì)量百分比為0. 5-1 %。
優(yōu)選地，置于KH550 (硅烷偶聯(lián)劑)溶液中8-lOmin。
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，它又具有纖維般的柔曲性，可進(jìn)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與氟硅橡膠粘合的技術(shù)工藝。碳纖維布 3必須經(jīng)過一定工藝對其表面進(jìn)行處理，使其與氟硅橡膠具有良好的粘合性能和附著強(qiáng)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(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或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此為了實現(xiàn)氟硅橡膠和碳纖維間載荷的傳遞、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，必須對碳纖維3表面進(jìn)行表面處理。優(yōu)選地，具體處理工藝如下首先將碳纖維布置于等離子腔內(nèi)的兩片互相平行的電容耦合板間，在壓力40pa、氧氣流lOL/min及 280-350W功率下，做等離子轟擊處理5min，最后置于0. 5-1 %的KH550溶液中8_10min，取出干燥備用。該處理方法時間短，幾秒鐘就能獲得所需要的處理結(jié)果，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(qiáng)層的氟硅橡膠包布膠管，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，所述內(nèi)膠層2和外膠層4包括氟硅橡膠。
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(shè)置。
優(yōu)選地，述膠管用于航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設(shè)備。
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。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(shù)問題。
本發(fā)明的以碳纖維為增強(qiáng)層的氟硅橡膠包布膠管及其制造工藝不限于上述實施例?？梢岳斫獾氖牵诓幻撾x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(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)層的氟硅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(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成型內(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硅橡膠，所述對碳纖維布進(jìn)行表面處理具體包括以下步驟用首先將碳纖維布置于等離子腔內(nèi)的兩片互相平行的電容耦合板間，做等離子轟擊處理，然后置于硅烷偶聯(lián)劑溶液中，最后取出干燥備用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氟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的氟硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于在壓力40pa、氧氣流lOL/min及^0_350W功率下，做等離子轟擊處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的氟硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于做等離子轟擊處理5min以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氟硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于KH550溶液質(zhì)量百分比為0. 5-1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氟硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于置于KH550溶液中 8_10mino
7.一種利用上述任一項權(quán)利要求所述的制造工藝制造的以碳纖維為增強(qiáng)層的氟硅橡膠包布膠管，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， 所述內(nèi)膠層和外膠層包括氟硅橡膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氟硅橡膠包布膠管，其特征在于所述碳纖維布和外膠層均為多個并且交替設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氟硅橡膠包布膠管，其特征在于所述膠管用于航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、或軍工設(shè)備；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)層的氟硅橡膠包布膠管制造工藝，包括以下步驟對碳纖維布進(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成型內(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硅橡膠。本發(fā)明以碳纖維布作為增強(qiáng)層制造氟硅橡膠包布膠管，不僅解決了現(xiàn)有氟硅橡膠膠管強(qiáng)度低，耐壓能力差的問題，而且最大限度地發(fā)揮了氟硅橡膠的耐溫和耐壓性能。本發(fā)明生產(chǎn)的膠管可應(yīng)用在航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設(shè)備等領(lǐng)域。
文檔編號F16L11/112GK102518882SQ20111041986
公開日2012年6月27日 申請日期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 申請人:福安市東風(fēng)橡膠制品有限公司