CN119307024A - 一种耐高温液压胶管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及橡胶管技术领域，提出了一种耐高温液压胶管及其制备方法，液压胶管包括自内而外依次设置的内胶层、增强层和外胶层，外胶层的原料包括以下重量份的组分：氯丁橡胶100份、乙烯‑乙烯醇共聚物40~60份、改性纳米氧化铝20~30份、炭黑20~30份、间苯二胺0.5~1份、硫化剂3~5份、防老剂2~4份；改性纳米氧化铝的原料包括重量比为1~9:99的改性剂和纳米氧化铝；改性剂包括环氧化天然橡胶。通过上述技术方案，解决了相关技术中液压胶管外胶层耐高温性能较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶管技术领域，具体的，涉及一种耐高温液压胶管及其制备方法。
背景技术
液压胶管是一种主要用于输送液压油、燃油以及润滑油等液体介质的橡胶软管，在液压系统等众多工业领域发挥着关键作用。液压胶管由内胶层、增强层和外胶层组成，其中，外胶层主要起到保护内部结构的作用。
随着现代工业的飞速发展，液压系统在众多领域的应用范围不断扩大且运行环境日益复杂。在很多行业中，液压设备常常需要在高温环境下持续工作，这就要求液压胶管外胶层要有良好的耐高温性能，但是现阶段液压胶管外胶层的耐高温性能仍存在一定局限性。因此，为了避免因外胶层高温老化引发设备故障，开发一种外胶层耐高温性好的液压胶管具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种耐高温液压胶管及其制备方法，解决了相关技术中液压胶管外胶层耐高温性能较差的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种耐高温液压胶管，包括自内而外依次设置的内胶层、增强层和外胶层，所述外胶层的原料包括以下重量份的组分：氯丁橡胶100份、乙烯-乙烯醇共聚物40~60份、改性纳米氧化铝20~30份、炭黑20~30份、间苯二胺0.5~1份、硫化剂3~5份、防老剂2~4份；
所述改性纳米氧化铝的原料包括重量比为1~9:99的改性剂和纳米氧化铝；
所述改性剂包括环氧化天然橡胶。
作为进一步的技术方案，所述内胶层的原料包括以下重量份的组分：丁腈橡胶100份、天然橡胶20~40份、炭黑20~30份、硬脂酸钙3~5份、硫磺1~3份。
本发明中，内胶层具有良好的密封性和缓冲性能，可以更好地保护输送介质。
作为进一步的技术方案，所述增强层为钢丝增强层。
本发明中，钢丝增强层可以提高液压胶管整体的耐压能力，防止液压胶管在高压下因过度膨胀导致破裂，确保了液压胶管安全稳定地输送液压介质。其中，钢丝增强层的钢丝材料可以选用不锈钢钢丝，优选地型号为321不锈钢钢丝。
作为进一步的技术方案，所述硫化剂包括硫化剂DCP、硫化剂DBPH、硫化剂DTBP中的一种或多种。
本发明中，硫化剂为过氧化物硫化剂，其可以提供高效的硫化反应，确保外胶层形成交联结构，优选地为硫化剂DCP。
作为进一步的技术方案，所述防老剂包括防老剂264、防老剂168、防老剂2246中的一种或多种。
本发明中，防老剂的加入，可以延缓外胶层的老化进程，从而延长液压胶管的使用寿命。
作为进一步的技术方案，所述乙烯-乙烯醇共聚物在190℃、2.16kg下的熔体质量流动速率为≥5.7g/10min。
本发明中，当乙烯-乙烯醇共聚物在190℃、2.16kg下的熔体质量流动速率为≥5.7g/10min时，有助于进一步提高液压胶管外胶层的耐高温性能。
作为进一步的技术方案，所述改性纳米氧化铝的制备方法包括以下步骤：将环氧化天然橡胶熔融，加入纳米氧化铝，分散均匀，冷却，得到所述改性纳米氧化铝。
作为进一步的技术方案，所述纳米氧化铝的中值粒径为50~100nm。
作为进一步的技术方案，所述熔融时，温度为160~180℃。
作为进一步的技术方案，所述改性剂还包括4-苯基苯甲酸，所述4-苯基苯甲酸和环氧化天然橡胶的重量比为1:2~8。
本发明中，发明人发现当改性剂还包括4-苯基苯甲酸时，可以进一步提高液压胶管外胶层的耐高温性能。推测分析认为：4-苯基苯甲酸可以起到架桥作用，提高环氧化天然橡胶对纳米氧化铝的改性效果，从而进一步提高液压胶管外胶层的耐高温性能。
作为进一步的技术方案，所述4-苯基苯甲酸和环氧化天然橡胶的重量比为1:5~8。
本发明中，当4-苯基苯甲酸和环氧化天然橡胶的重量比为1:5~8时，有助于进一步提高液压胶管外胶层的耐高温性能。
本发明还提出所述的一种耐高温液压胶管的制备方法，包括以下步骤：
S1、将外胶层原料中除硫化剂以外的组分混合均匀，加入硫化剂混合，挤出，得到外胶层材料；
S2、将内胶层原料中除硫磺以外的组分混合均匀，加入硫磺混合，挤出，得到内胶层材料；
S3、所述内胶层材料经包胶后，得到内胶层，在所述内胶层的外表面编织增强层，在所述增强层的外表面包覆所述外胶层材料，硫化，得到所述液压胶管。
作为进一步的技术方案，步骤S1中，所述挤出时，温度为80~100℃。
作为进一步的技术方案，步骤S2中，所述挤出时，温度为120~140℃。
作为进一步的技术方案，步骤S3中，所述硫化时，温度为150~170℃，时间为10~20min。
作为进一步的技术方案，所述内胶层的厚度为1.5~5mm；和/或
所述增强层的厚度为0.5~2mm；和/或
所述外胶层的厚度为2~6mm。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明中，通过优化液压胶管外胶层的组分，明显提高了液压胶管外胶层的耐高温性能，使其在经120℃高温老化120h后，拉伸强度的变化率绝对值低于5%，拓宽了液压胶管的应用场景。其中，通过环氧化天然橡胶对纳米氧化铝进行改性，一方面防止了纳米氧化铝的团聚，提高了纳米氧化铝的分散性能；另一方面，改性后的纳米氧化铝表面的环氧基团可以和乙烯-乙烯醇共聚物作用，达到锚定效果，从而提高外胶层的耐高温性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例和对比例中，如无特殊说明，氯丁橡胶的型号为SN232；环氧化天然橡胶的型号为ENR50；纳米氧化铝的中值粒径为50nm；丁腈橡胶的型号为JSRN240S；天然橡胶的型号为20#标准胶；炭黑的型号为N550；钢丝增强层中钢丝为321不锈钢钢丝。
实施例1
一种耐高温液压胶管的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将100份氯丁橡胶、40份乙烯-乙烯醇共聚物（型号为EVALTMH171B，190℃、2.16kg下的熔体质量流动速率为1.7g/10min）、20份改性纳米氧化铝、炭黑20份、0.5份间苯二胺和2份防老剂168混合均匀，再加入3份硫化剂DCP混合，挤出，得到外胶层材料；
其中，挤出时，一区温度为80℃，二区温度为100℃，三区温度为90℃；
改性纳米氧化铝的制备方法包括以下步骤：将1份环氧化天然橡胶于170℃熔融，加入99份纳米氧化铝，分散均匀，冷却，得到改性纳米氧化铝；
S2、按重量份计，将100份丁腈橡胶、20份天然橡胶、20份炭黑和3份硬脂酸钙混合均匀，加入1份硫磺混合，挤出，得到内胶层材料；
其中，挤出时，一区温度为120℃，二区温度为140℃，三区温度为130℃；
S3、内胶层材料经包胶后，得到内胶层，在内胶层的外表面编织钢丝增强层，在钢丝增强层的外表面包覆外胶层材料，于160℃硫化15min，得到液压胶管；
其中，内胶层的厚度为2mm，钢丝增强层的厚度为0.8mm，外胶层的厚度为4mm。
实施例2
一种耐高温液压胶管的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将100份氯丁橡胶、60份乙烯-乙烯醇共聚物（型号为EVALTMH171B，190℃、2.16kg下的熔体质量流动速率为1.7g/10min）、30份改性纳米氧化铝、炭黑30份、1份间苯二胺和4份防老剂168混合均匀，再加入5份硫化剂DCP混合，挤出，得到外胶层材料；
其中，挤出时，一区温度为80℃，二区温度为100℃，三区温度为90℃；
改性纳米氧化铝的制备方法包括以下步骤：将9份环氧化天然橡胶于170℃熔融，加入99份纳米氧化铝，分散均匀，冷却，得到改性纳米氧化铝；
S2、按重量份计，将100份丁腈橡胶、40份天然橡胶、30份炭黑和5份硬脂酸钙混合均匀，加入3份硫磺混合，挤出，得到内胶层材料；
其中，挤出时，一区温度为120℃，二区温度为140℃，三区温度为130℃；
S3、内胶层材料经包胶后，得到内胶层，在内胶层的外表面编织钢丝增强层，在钢丝增强层的外表面包覆外胶层材料，于160℃硫化15min，得到液压胶管；
其中，内胶层的厚度为2mm，钢丝增强层的厚度为0.8mm，外胶层的厚度为4mm。
实施例3
本实施例与实施例2的区别仅在于，本实施例中，乙烯-乙烯醇共聚物的型号为EVALTME105B，190℃、2.16kg下的熔体质量流动速率为5.7g/10min。
实施例4
本实施例与实施例2的区别仅在于，本实施例中，乙烯-乙烯醇共聚物的型号为EVALTMC109B，190℃、2.16kg下的熔体质量流动速率为9.3g/10min。
实施例5
本实施例与实施例4的区别仅在于，本实施例中，改性纳米氧化铝的制备方法包括以下步骤：将6份环氧化天然橡胶于170℃熔融，加入3份4-苯基苯甲酸和99份纳米氧化铝，分散均匀，冷却，得到改性纳米氧化铝。
实施例6
本实施例与实施例5的区别仅在于，本实施例在制备改性纳米氧化铝时，4-苯基苯甲酸的重量份为1份，环氧化天然橡胶的重量份为8份。
实施例7
本实施例与实施例5的区别仅在于，本实施例在制备改性纳米氧化铝时，4-苯基苯甲酸的重量份为1.5份，环氧化天然橡胶的重量份为7.5份。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例步骤S1为：按重量份计，将100份氯丁橡胶、40份乙烯-乙烯醇共聚物（型号为EVALTMH171B，190℃、2.16kg下的熔体质量流动速率为1.7g/10min）、0.2份环氧化天然橡胶、19.8份纳米氧化铝、炭黑20份、0.5份间苯二胺和2份防老剂168混合均匀，再加入3份硫化剂DCP混合，挤出，得到外胶层材料；
其中，挤出时，一区温度为80℃，二区温度为100℃，三区温度为90℃。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例中，改性纳米氧化铝的制备方法包括以下步骤：将1份天然橡胶于170℃熔融，加入99份纳米氧化铝，分散均匀，冷却，得到改性纳米氧化铝。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例中，将改性纳米氧化铝替换为等量的纳米氧化铝。
将实施例1~7和对比例1~3中液压胶管的外胶层进行剥离，参照GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》测定拉伸强度，其中，试样为1A型哑铃状试样，以3个试样的结果平均值作为最终结果；参照GB/T 3512-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》进行试验，并按照上述拉伸强度的测试方法测试各试样试验后的拉伸强度，计算拉伸强度的变化率，结果保留两位小数，其中，试验时，采用方法A中的柜式热空气老化箱，每小时换气5次，温度为120℃，时间为120h。
测试结果如下表1所示。
表1液压胶管外胶层性能测试结果
实施例1和对比例1~3对比表明，通过环氧化天然橡胶对纳米氧化铝进行改性，可以明显提高外胶层的耐高温性能。实施例2和实施例3~4对比表明，当乙烯-乙烯醇共聚物在190℃、2.16kg下的熔体质量流动速率为≥5.7g/10min时，有助于进一步提高液压胶管外胶层的耐高温性能。实施例4和实施例5~7对比表明，当改性剂还包括4-苯基苯甲酸时，可以进一步提高液压胶管外胶层的耐高温性能。实施例5和实施例6~7对比表明，当4-苯基苯甲酸和环氧化天然橡胶的重量比为1:5~8时，有助于进一步提高液压胶管外胶层的耐高温性能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐高温液压胶管，其特征在于，包括自内而外依次设置的内胶层、增强层和外胶层，所述外胶层的原料包括以下重量份的组分：氯丁橡胶100份、乙烯-乙烯醇共聚物40~60份、改性纳米氧化铝20~30份、炭黑20~30份、间苯二胺0.5~1份、硫化剂3~5份、防老剂2~4份；
所述改性纳米氧化铝的原料包括重量比为1~9:99的改性剂和纳米氧化铝；
所述改性剂包括环氧化天然橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温液压胶管，其特征在于，所述内胶层的原料包括以下重量份的组分：丁腈橡胶100份、天然橡胶20~40份、炭黑20~30份、硬脂酸钙3~5份、硫磺1~3份。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温液压胶管，其特征在于，所述增强层为钢丝增强层。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温液压胶管，其特征在于，所述硫化剂包括硫化剂DCP、硫化剂DBPH、硫化剂DTBP中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温液压胶管，其特征在于，所述防老剂包括防老剂264、防老剂168、防老剂2246中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温液压胶管，其特征在于，所述乙烯-乙烯醇共聚物在190℃、2.16kg下的熔体质量流动速率为≥5.7g/10min。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温液压胶管，其特征在于，所述改性纳米氧化铝的制备方法包括以下步骤：将环氧化天然橡胶熔融，加入纳米氧化铝，分散均匀，冷却，得到所述改性纳米氧化铝。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温液压胶管，其特征在于，所述改性剂还包括4-苯基苯甲酸，所述4-苯基苯甲酸和环氧化天然橡胶的重量比为1:2~8。
9.根据权利要求8所述的一种耐高温液压胶管，其特征在于，所述4-苯基苯甲酸和环氧化天然橡胶的重量比为1:5~8。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的一种耐高温液压胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将外胶层原料中除硫化剂以外的组分混合均匀，加入硫化剂混合，挤出，得到外胶层材料；
S2、将内胶层原料中除硫磺以外的组分混合均匀，加入硫磺混合，挤出，得到内胶层材料；
S3、所述内胶层材料经包胶后，得到内胶层，在所述内胶层的外表面编织增强层，在所述增强层的外表面包覆所述外胶层材料，硫化，得到所述液压胶管。
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