胶管配方设计

胶管的配方设计 1 2 1 简介 胶管是橡胶制品中的大宗产品之一 据国家统计局统计 我国2002年胶管行业生产的各种胶管产量总计为23048 84万米 2 2020 4 21 1 简介 胶管制品广泛地应用于机械 汽车 建筑 化工 运输 医药 农业等各行各业 各种不同的胶管有不同的使用要求 3 2020 4 21 1 简介 按使用要求分类 普通胶管 即指在常温下输送空气 其它惰性气体或水 其它中性液体的夹布胶管 4 2020 4 21 1 简介 特种胶管 主要有耐油胶管 耐酸碱胶管 耐热胶管 液压胶管 刹车自动胶管 潜水胶管 食品专用胶管 医药用胶管等 5 2020 4 21 1 简介 各种胶管使用要求不同 配方亦不相同 除食品 医用特种胶管以及浅色胶管一般不使用炭黑外 其他胶管均毫不例外地应用炭黑 或将炭黑与其它无机填料并用作为补强填充体系 6 2020 4 21 2 结构 命名与组成 胶管是由内 外胶层 骨架层加工制成中空管状制品 广泛应用于工农业生产及交通运输各部门 在不同压力下输送固体 液体或气体介质 1 胶管的结构 7 2020 4 21 2 结构 命名与组成 胶管的种类很多 统一命名的方法是以材料 结构 用途的不同而命名 产品全称为 材料 结构 工艺 用途 胶管 2 胶管的命名 8 2020 4 21 2 结构 命名与组成 例如 棉线纺织耐油胶管 钢丝缠绕耐压胶管 2 胶管的命名 9 2020 4 21 2 结构 命名与组成 胶管大体由3个基本部位组成 1 内胶层 胶管的主要工作面 也是第一工作面 它直接与被输送介质接触 其作用是支撑管体 保护骨架层 3 胶管的组成 10 2020 4 21 具有良好的耐介质性能 抵抗接触介质的腐蚀 3 胶管的组成 技术要求 具有足够的硬度和挺性 以适应工艺加工时变形和压力的需要 一般内胶层硬度在60 70 邵氏A 可塑度在0 2 0 3左右为宜 11 2020 4 21 2 结构 命名与组成 2 骨架层 胶管承受压力的部位 如正压或负压 由纤维材料或金属材料组成 也是胶管的增强层 3 胶管的组成 12 2020 4 21 具有良好的加工性能 以保证胶料与骨架材料顺利地加工为一个整体 3 胶管的组成 技术要求 13 2020 4 21 具有良好的粘合性能 必要时要进行专门的处理 3 胶管的组成 技术要求 2 结构 命名与组成 14 2020 4 21 具有良好的耐曲挠性能 为满足这一要求 骨架材料的品种 结构及工艺加工方法是主要关键 3 胶管的组成 技术要求 15 2020 4 21 2 结构 命名与组成 3 外胶层 胶管的第二工作面 其作用是保护骨架及管体 3 胶管的组成 16 2020 4 21 具有良好的耐老化性能 如耐光 臭氧及天候老化 3 胶管的组成 技术要求 2 结构 命名与组成 17 2020 4 21 具有良好的耐摩擦 耐撕裂性能 为达到以上要求 胶管的外胶层常采用丁苯橡胶 氯丁橡胶制作 3 胶管的组成 技术要求 18 2020 4 21 3 胶管的类型 夹布吸引胶管是由内胶层 多层夹布缠绕层 螺旋钢丝增强层和外胶层组成 夹布胶管若按使用条件 工作压力及结构的不同 可分为以下3种 1 夹布胶管 19 2020 4 21 3 胶管的类型 1 耐压胶管 由内胶层 胶布层和外胶层组成 根据使用压力及工作条件的需要 可在外层用金属钢丝铠装 1 夹布胶管 20 2020 4 21 21 2020 4 21 3 胶管的类型 夹布耐压胶管主要由经纬向纱线平纹交织的布料制成的 胶布经45 裁断 拼接并包贴而成 1 夹布胶管 22 2020 4 21 3 胶管的类型 夹布耐压胶管的特点 制造工艺简单 对产品规格 层数范围等适应性强 并具有管体挺性好 用途广泛等到优点 1 夹布胶管 23 2020 4 21 3 胶管的类型 2 吸引胶管 分为埋线和露线式两种 埋线式 指骨架层中金属螺旋线埋在胶布层中间 1 夹布胶管 24 2020 4 21 3 胶管的类型 埋线式吸引胶管 由内胶层 胶布层 金属螺旋线 中间胶层 胶布层 外胶层组成 1 夹布胶管 25 2020 4 21 26 2020 4 21 3 胶管的类型 露线式吸引胶管 从外到内由金属螺旋线 内胶层 胶布层 外胶层组成 1 夹布胶管 27 2020 4 21 28 2020 4 21 露线式吸引胶管 金属螺旋线在胶管的内壁 在使用过程中内胶层和胶布层不会出现早期脱落现象 但容易造成因内壁不光滑而淤积杂物 增大输送介质的阻力 并且不适于输送腐蚀性物质 1 夹布胶管 29 2020 4 21 3 耐压吸引胶管 排吸两用胶管 可在高于或低于大气压力下输送 抽吸物料 1 夹布胶管 3 胶管的类型 30 2020 4 21 3 耐压吸引胶管 其结构基本与吸引胶管相同 只是在布层之上再多一层金属螺旋线 按用途不同 又可分为内露线外铠装 内露线外埋线形式 1 夹布胶管 31 2020 4 21 32 2020 4 21 3 胶管的类型 无论何种夹布胶管 其性能特点是工艺加工简单 易于掌握操作 管体挺性好 便于成型硫化 造价低 应用较广泛 1 夹布胶管 33 2020 4 21 但由于夹布胶管骨架层为挂胶帆布裁制而成 不能按理想平衡角加工 使夹布胶管具有工作压力较低 耐曲挠性差 易打折及老化 生产中劳动强度大 管体加工长度受限等缺点 1 夹布胶管 34 2020 4 21 3 胶管的类型 编织胶管 骨架层是在编织机上按理想的平衡角度 54 44 编织而成 因而具有优于夹布胶管的许多优点 2 编织胶管 35 2020 4 21 36 2020 4 21 3 胶管的类型 编织胶管 耐压强度高于夹布胶管数倍 脉冲及曲挠性能良好 加工长度不受限制等 2 编织胶管 37 2020 4 21 3 胶管的类型 编织胶管 但因为编织层仍有一定的缠节点 当受内压作用时 容易因应力集中而磨损 导致夹布层断裂现象 2 编织胶管 38 2020 4 21 3 胶管的类型 编织胶管 说明编织胶管骨架材料强度仍不能充分发挥作用 只能达到骨架材料应有强度的70 左右 2 编织胶管 39 2020 4 21 3 胶管的类型 缠绕胶管 由内胶层 缠绕层和外胶层组成 缠绕层由单根线材 纤维线 钢丝等 按一定的角度呈螺旋状缠绕在内胶层上 3 缠绕胶管 40 2020 4 21 3 胶管的类型 缠绕胶管 每两个相邻层分别以相对的方向缠绕 同一层的单根线都相互平行 两相邻层单根线的缠向与胶管的纵轴对称 3 缠绕胶管 41 2020 4 21 42 2020 4 21 与编织胶管相比具有许多优点 骨架材料没有应力集中的缠节点 材料强度可以充分发挥作用 爆破压力高于编织胶管约30 40 左右 且管体轻 耐曲挠及脉冲性能良好 3 缠绕胶管 43 2020 4 21 2 普通胶管 普通工业胶管的胶料包括内层胶 擦布胶 填充胶 亦称中胶 和外层胶等 各层胶的技术要求不同 配方也有变化 44 2020 4 21 2 普通胶管 内层胶的胶料要求 具有一定的强伸性能 良好的弹性以及一定的耐老化性能 另外胶料也要有良好的气密性 以保证胶管在承压状况下不产生渗漏 内层胶 45 2020 4 21 生胶 在橡胶配方中一般以选用天然橡胶和丁苯橡胶为主 或者采用天然橡胶 顺丁橡胶并用 补强体系 通常选用高耐磨炭黑 半补强炭黑 通用炭黑或并用 内层胶 46 2020 4 21 炭黑 在橡胶中主要起补强作用 增加交联密度 如在天然橡胶中可提高硫化胶的定伸应力 在合成胶料中 可明显地提高硫化胶的拉伸强度 如加入高耐磨炭黑的合成胶料的拉伸强度和定伸应力大幅度提高 补强体系 47 2020 4 21 填充通用炭黑和半补强炭黑 虽然胶料的拉伸强度和定伸应力没有像高耐磨等活性细粒子炭黑填充胶料那样高 但弹性较好 扯断伸长率较高 从而提高了胶料的耐屈挠性能 补强体系 48 2020 4 21 除白炭黑外 也常加入无机填料 如常使用碳酸钙 陶土等非活性填料与炭黑并用 有时无机填料加入量较大 一般在30 90份不等 在内层胶中大量加入无机填料可有效降低胶料成本 补强体系 49 2020 4 21 擦布胶 主要分布在胶管的中间层 使骨架层与内外两层胶牢固结合 胶料 要求流动性要好 能渗入到纤维及织物的结构中 以提高各部件的粘附强度 并起一定的缓冲作用 擦布胶与填充胶 50 2020 4 21 2 普通胶管 胶料 要求要有一定的强伸性能及耐屈挠 耐疲劳性能 胶料选用以天然橡胶为主 适当配用丁苯胶 顺丁胶 氯丁胶等 擦布胶与填充胶 51 2020 4 21 补强体系 擦布胶含胶率要比内层胶高一些 为35 40 炭黑常用软质炭黑 如半补强炭黑 通用炭黑或两者并用 擦布胶与填充胶 52 2020 4 21 补强体系 使用软质炭黑 与硬质炭黑相比 在相同的填充量下 胶料的粘度较小 流动性较好 有利于胶的渗透 另外 耐曲挠 耐疲劳性能也要好 擦布胶与填充胶 53 2020 4 21 2 普通胶管 补强体系 加入无机填料 如碳酸钙 陶土也可提高胶料的流动性 并且可降低产品成本 擦布胶与填充胶 54 2020 4 21 填充胶 亦称中胶 它充填满骨架层之间空隙 起骨架层之间的缓冲作用 提高管体结构的密实性和整体性 减少管体骨架材料之间在动态下的摩擦疲劳和生热影响 擦布胶与填充胶 55 2020 4 21 胶料 选择与擦布层胶相同 要求要有一定的强伸性能及耐屈挠 耐疲劳性能 胶料选用以天然橡胶为主 擦布胶与填充胶 56 2020 4 21 补强体系 采用半补强与高耐磨炭黑并用效果较好 但用量少于内层胶和外层胶 适量加入高耐磨炭黑可提高胶料的强度 擦布胶与填充胶 57 2020 4 21 2 普通胶管 外层胶 是胶管的主要部分 外层胶必须满足使用环境和工作条件的需要 保护骨架层不受外界损伤 外层胶 58 2020 4 21 胶料 胶管在使用时频繁受到扭拉外力以及与地面接触 所以要求外层胶要有良好的抗拉 抗撕裂和耐磨性能 外层胶 2 普通胶管 59 2020 4 21 胶管长期暴露在大气中 或在恶劣气候条件下使用 外层胶要有优异的耐老化性能 橡胶通常以氯丁胶为主 并与天然橡胶并用 外层胶 60 2020 4 21 补强体系 炭黑一般选用高耐磨炭黑与半补强炭黑并用 用量稍少于内层胶的炭黑用量 这样胶料的强伸性能可满足上述使用性能要求 外层胶 61 2020 4 21 3 特种胶管 特种胶管因其使用条件和要求特殊而区别于普通胶管 特种胶管根据特殊的使用条件和输送介质要求制作 具体有耐热 耐油或耐酸 碱 俗称 三大耐 或其它功能 62 2020 4 21 3 特种胶管 对于特种胶管来说 其配方中起主要作用的是橡胶胶料的选择以及硫化体系 63 2020 4 21 3 特种胶管 补强填充剂炭黑的作用仍然与普通胶管相同 主要是影响橡胶的强伸性能 耐磨性以及加工性能 对耐热 耐油 耐酸碱等无直接影响 但对防静电或导电功能有利 64 2020 4 21 3 特种胶管 如对于导电功能胶管 随炭黑配合量的增加和导电炭黑的加入 胶料电阻降低 食品 医疗用橡胶管制品基本上不使用炭黑作为补强填充剂 65 2020 4 21 1 胶种选择 选非极性橡胶 例如天然橡胶 丁基橡胶 乙丙橡胶 硅橡胶都可用 选用的橡胶应注意洁净 防止混入禁止杂质 在胶料的配合中含胶率应适当提高 电绝缘胶管 66 2020 4 21 2 硫化体系 以低硫 磺 配合为宜 其中促进剂以噻唑类 如促M 促DM 的绝缘效果较好 电绝缘胶管 3 特种胶管 67 2020 4 21 3 补强剂及填充剂 补强剂以选用低结构的炭黑为宜 用量不宜过多 填充剂配用陶土粉 滑石粉 云母粉以及碳酸钙等 都有较好的耐电性能 电绝缘胶管 68 2020 4 21 若不使用炭黑 选用上述无机填料制成的浅色胶管 可获得更为理想的电绝缘效果 电绝缘胶管 3 特种胶管 69 2020 4 21 1 胶种的选择 耐油胶管选用橡胶的原则 应是与输送油类的溶解度参数差距愈大愈好 耐油胶管 3 特种胶管 70 2020 4 21 通常情况下 多以丁腈橡胶为主 或与适量的氯丁橡胶并用 也采用与其他高分子聚合物并用 以获得较好的耐油性能 耐油胶管 3 特种胶管 71 2020 4 21 氯醚橡胶是一种具有良好的耐老化 耐油类 耐溶剂的胶种 因此可用来制造要求更高的耐油胶管 耐油胶管 3 特种胶管 72 2020 4 21 2 硫化体系 对采用丁腈橡胶配合的耐油胶管胶料 其硫化体系通常以低硫配合效果较好 耐油胶管 3 特种胶管 73 2020 4 21 2 硫化体系 在丁腈橡胶与氯丁橡胶并用的配方中 若氯丁的使用比例大于丁腈时 应根据氯丁橡胶的硫化系统配合为好 耐油胶管 3 特种胶管 74 2020 4 21 氯醚橡胶适用的硫化剂和活化剂有乙烯基硫脲 NA 22 二硫化吗啡啉 红铅 二乙基二硫代氨基甲酸锌 ZDC 等多种 耐油胶管 3 特种胶管 75 2020 4 21 3 补强及填充剂 内层胶通常选用高耐磨炭黑 或与半补炭黑并用 用量一30 50份为宜 外层胶配方中以半补炭黑为主 用量也适当减少 耐油胶管 3 特种胶管 76 2020 4 21 一般情况下 当补强剂的补强性能越大 其硫化胶抗溶胀性能愈优 耐油性能也有提高 耐油胶管 3 特种胶管 77 2020 4 21 因此 在耐油胶管的胶料配方中 在不影响其性能的前提下 补强剂和填充剂的用量在一定范围内可适当增加 耐油胶管 3 特种胶管 78 2020 4 21 4 软化剂 在耐油胶管的胶料中 使用的软化剂品种应考虑不溶于被输送介质及无加速橡胶老化的作用 在满足工艺要求的情况下 其用量尽可能的减少 耐油胶管 79 2020 4 21 在丁腈及氯丁橡胶的配合中 通常以酯类增塑剂的效果较好 对采用无芯法生产的胶管或定型性要求较高的胶料 可选用适量的固体软化剂 耐油胶管 3 特种胶管 80 2020 4 21 1 胶种的选择 可采用丁苯橡胶 氯丁橡胶 可与适量的适量的天然橡胶并用可改善压延 压出及成型工艺性能 耐酸碱胶管 3 特种胶管 81 2020 4 21 对输送腐蚀性较强的耐浓酸碱胶管 可选用丁基橡胶或氯磺化聚乙烯等特种橡胶配合 丁基橡胶除了能够耐较强的无机酸之外 对一般的有机酸也有较好的抗耐作用 耐酸碱胶管 82 2020 4 21 氯磺化聚乙烯对很多化学药剂具有很好的抵抗能力 其中包括烟酸 硝酸 硫酸等强酸和氢氧化钠 氢氧化钾等强碱 耐酸碱胶管 3 特种胶管 83 2020 4 21 2 硫化体系 对于丁苯橡胶 天然橡胶等通用橡胶配合的胶料 一般可选用低硫 磺 配合为宜 促进剂以噻唑类或次磺酰胺类效果较好 耐酸碱胶管 3 特种胶管 84 2020 4 21 氯磺化聚乙烯选用金属氧化物 有机酸和其他促进剂为硫化体系 常用的促进剂有M DM以及乙烯基硫脲等 耐酸碱胶管 3 特种胶管 85 2020 4 21 配有氧化镁的硫化胶 耐水性较差 尤其是在高温下 因此不可适用于耐稀酸碱的胶料中 但对70 的硝酸 以及发烟硝酸和发烟硫酸等 含有氧化镁的胶料的抗耐性更好 耐酸碱胶管 86 2020 4 21 3 补强剂及填充剂 常用的补强剂以半补强碳黑或者高耐磨碳黑 填充剂的使用应注意选择一些在使用条件下能保持惰性的品种 如硫酸钡 陶土粉 滑石粉等 耐酸碱胶管 87 2020 4 21 在保证所需物理性能的前提下 适当增加填充剂的用量 也可提高耐酸碱的性能 耐酸碱胶管 3 特种胶管 88 2020 4 21 4 软化剂 酯类软化剂应该尽量少用或不用 选择在酸或碱液中不被水解和抽出 或在在硫化过程中自身进行交联的较为理想 耐酸碱胶管 3 特种胶管 89 2020 4 21 用途 主要用于矿井液压支架 油田开发 适宜于工程建筑 起重运输 冶金锻压 船舶 农业机械 以及各工业部门机械化和液体传动 液压胶管 3 特种胶管 90 2020 4 21 这类胶管主要指钢丝编织或钢丝缠绕结构的高压胶管 由于其使用的条件比较苛刻 内胶层的胶料要求较高 液压胶管 3 特种胶管 91 2020 4 21 内胶层的胶料除了具有耐相应的液压介质外 还应具有较高的定伸应力和硬度 以及较低的压缩应力松弛和永久变形等性能 液压胶管 3 特种胶管 92 2020 4 21 1 胶种选择 内层胶大量使用的还是以丁腈橡胶为主 或与某些高性能的合成树脂并用 液压胶管 3 特种胶管 93 2020 4 21 对一些输送特殊介质 如磷酸酯液压油 高温蒸汽等 的高压胶管 其内层胶可选用乙丙橡胶 丁基橡胶或其他特种橡胶 液压胶管 3 特种胶管 94 2020 4 21 2 硫化体系 可根据选用的胶种而定 若以丁腈橡胶配合时 其配方设计可采用硫磺和促进剂体系 若配用适量的氧化镁可获得较好的耐热性能和抗压缩性能 液压胶管 95 2020 4 21 3 补强剂和填充剂 一般情况下 可配用高耐磨碳黑 通用碳黑或者两者并用 液压胶管 3 特种胶管 96 2020 4 21 3 补强剂和填充剂 若配用大量的喷雾碳黑 可获得更为满意的综合机械性能和压出性能 压出的管坯表面光泽性好 可提高胶料的密实性和定型性 液压胶管 97 2020 4 21 4 软化剂 与耐油胶管基本类似 但软化剂的用量不宜太多 在丁腈橡胶和氯丁橡胶的的配合中 增塑剂的品种以酯类效果好 其中以脂肪二元酸酯类的增塑效果较好 液压胶管 98 2020 4 21 1 胶种 输送温度在150度蒸汽或过热水的胶管 选择丁苯或氯丁橡胶 若与适量的天然橡胶并用 可改善胶料的压延压出工艺性能 适当用一些再生胶 有利于提高产品的使用性能 耐热胶管 99 2020 4 21 2 硫化体系 对于丁苯橡胶 天然橡胶等 一般以无硫 磺 或低硫配合为宜 若采用过氧化物交联时 可获得若稳定性更好的交联结构 耐热胶管 3 特种胶管 100 2020 4 21 经过卤化的丁基橡胶 用过氧化物活化体系硫化 可获得很好的耐热性能 耐热胶管 3 特种胶管 101 2020 4 21 如用树脂硫化的丁基橡胶其耐热性更优异 但硫化时间较长 且树脂需用量较大 耐热胶管 3 特种胶管 102 2020 4 21 3 补强剂及填充剂 常用半补强碳黑或者高耐磨碳黑为宜 也可采用中粒子热裂法碳黑或快压出碳黑 若采用吸水性较小的浅色无机填充剂 其耐热性能可优于碳黑 耐热胶管 103 2020 4 21 4 软化剂 一般用石油系高沸点操作油和聚酯类增塑剂较为理想 耐热胶管 3 特种胶管 104 2020 4 21 1 胶种的选择 一般顺丁橡胶 天然橡胶 丁苯橡胶及异戊橡胶都可选用 其中并用比单用效果好 耐磨胶管 3 特种胶管 105 2020 4 21 若以顺丁橡胶或丁苯橡胶并用时 虽然能得到良好的耐磨性能 但工艺性能比较差 而顺丁橡胶 或丁苯橡胶 与天然橡胶并用时 可获得满意的综合效果 耐磨胶管 106 2020 4 21 聚氨酯橡胶也是也是一种耐磨性优异的胶种 对于要求更高的耐磨胶管可以选用 耐磨胶管 3 特种胶管 107 2020 4 21 2 硫化体系 一般可以采用硫磺 促进剂配合 促进剂以噻唑类 促进剂M DM 或次磺酰胺 促进剂CZ NOBS 效果较好 耐磨胶管 108 2020 4 21 聚氨酯橡胶 硫化体系可以选用过氧化物及二异氰酸酯配合 耐磨胶管 3 特种胶管 109 2020 4 21 3 补强剂及填充剂 用细粒子高结构的耐磨碳黑效果较好 特别是在顺丁橡胶用量大的情况下 使用可提高定伸应力和耐磨性 而且压出效果也比较好 表面光滑而且管坯外形稳定性也较好 耐磨胶管 110 2020 4 21 1 胶种选择 一般配以玻璃化温度低和结晶性倾向小的胶种为宜 如天然橡胶 顺丁橡胶 丁基橡胶 硅橡胶 耐寒胶管 3 特种胶管 111 2020 4 21 1 胶种选择 对于兼有一定耐油性的耐寒胶管 可选用丙烯腈含量较低的丁腈橡胶 也可将天然橡胶 或顺丁橡胶 与少量的氯丁橡胶或丁腈橡胶并用 耐寒胶管 112 2020 4 21 2 硫化体系 一般可以采用硫磺 促进剂配合 而不采用无硫 磺 或过氧化物交联 此外对于这类胶料的硫化程度 宜高不宜低 耐寒胶管 113 2020 4 21 3 补强剂及填充剂 炭黑以软质半补强炭黑或喷雾炭黑为宜 填充剂可适量选用浅色细粒子填料 如活性碳酸钙 用量不宜多 耐寒胶管 3 特种胶管 114 2020 4 21 4 软化剂 用相溶性好 挥发性小 凝固点低于橡胶玻璃化温度的软化剂 在丁腈橡胶或氯丁橡胶配合中 以酯类增塑剂的低温效果较好 耐寒胶管 3 特种胶管 115 2020 4 21 胶种 与电绝缘胶管相反 胶料选用极性较大的胶钟 如丁腈橡胶 氯丁橡胶效果较好 导电胶管 3 特种胶管 116 2020 4 21 填充剂 以乙炔炭黑或专用的导电炭黑 并配入适量的金属氧化物 如氧化镁 氧化锌等 均可获得较好的导电性能 导电胶管 3 特种胶管 117 2020 4 21 4 胶管的发展方向 胶管生产的发展趋势 无接头大长度 大口径 高耐压 长度最高者达600m 口径最大为1 5m 最高爆破压力可达20 30MPa 118 2020 4 21 4 胶管的发展方向 由于使用条件的苛刻 要求在耐高压 低压 脉冲性能及耐介质环境等方面具有较高的综合要求 因此 胶管的生产与研究应向着不断改进工艺 改进骨架材料 扩大使用新型高分子材料方面去发展 119