專利名稱：發動機排氣后處理軟管的制作方法
技術領域：
本發明涉及橡膠軟管，具體涉及一種用于汽車發動機排氣后處理的復合軟管(包括廢氣再循環系統軟管和蝸輪增壓器膠管)。
背景技術：
為降低機動車尾氣中顆粒物(PM)和氮氧化物(NOx)排放量，提升空氣質量，2007 年1月1日起，北京開始對柴油車實施國IV排放標準(等同于歐IV)。作為達到國IV排放標準的核心一發動機，現在公認比較成熟，能夠實現柴油發動機歐IV排放的技術一排氣后處理的技術路線有三種EGR+P0C (廢氣再循環+微粒催化氧化器)、EGR+DPF(廢氣再循環+微粒捕集器)和SCR (選擇性催化還原)。廢氣再循環(EGR)是通過EGR傳感器軟管啟動開關信號對廢氣進行隨機控制，由 EGR廢氣軟管將定量廢氣引入柴油機進氣系統中，再循環到燃燒室內，這有利于點火延遲， 增加了參與反應物質的熱容量以及C02、H2O, N2等惰性氣體的對氧氣的稀釋作用，從而可降低燃燒最高溫度，減少NOx的生成。廢氣再循環量是通過EGR廢氣軟管的進氣流量和EGR氣門的升程EGR傳感器軟管相結合來反映的，因此在EGR廢氣再循環系統中最關鍵因素之一就是EGR軟管。隨著汽車排放標準的越來越嚴格，不僅為了滿足環保要求，并且需要滿足客戶的要求，因此必須從源頭控制汽車的廢氣排放。又由于廢氣再循環(EGR)系統中的軟管熱負荷大、承壓大和持續時間又較長，所以對該軟管提出了越來越高的要求。主要從以下三方面考慮(1)更高的溫度從外部來說，發動機蓋下的溫度較高，EGR軟管必須能夠承受260°C的工作溫度， 287°C的間歇溫度。EGR關斷時，排氣部件產生的輻射還會對軟管產生數小時的作用。從內部來說，即使通過冷卻器，廢氣再循環氣體的溫度還是會比正常進氣溫度提高許多，這就要求軟管的材料能承受260°C的內部溫度。(2)更高的壓力和脈沖增加了渦輪增壓器的發動機要求軟管能在0. 34Mpa(3. 5kgf/cm2)的壓力下正常工作；對于安裝雙級渦輪引擎的EGR軟管，要求其在0.48Mpa(4Jkgf/Cm2)的壓力下正常工作。因此EGR軟管必須能夠承受這些增加的壓力而無橫向縱向膨脹或變形，并能在排氣脈沖的長期影響下不脫層開裂。(3)更強的腐蝕由于目前中國的燃油中硫的含量基本是大于500ppm，燃油和潤滑油中的硫參與燃燒后形成的SOx與水蒸氣混合生成酸性腐蝕物，這會對EGR管路產生嚴重的腐蝕，這就意味著軟管必須設計和制作一層耐腐蝕性的內層材料。目前國內只有少數企業能夠生產可用于柴油發動機渦輪增壓器的膠管，其中可以做到耐高溫耐高壓耐腐蝕的，就更是鳳毛麟角。中國第一汽車集團公司的專利號為ZL200620028879. 1的專利提出了一種內層為氟橡膠，中間層為增強編織層，外層為硅膠的渦輪增壓膠管，但是該專利只能做到在20(TC，0. 4Mpa的條件下膠管不爆裂。因此，提供一種具有耐高溫高壓、耐腐蝕性能的發動機排氣后處理軟管是目前亟待解決的問題。
發明內容
有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種耐高溫高壓、耐腐蝕的發動機排氣后處理軟管，其采用復合制作，制作工藝簡單，成本相對較低且性能優良。為了達到上述目的，本發明采用下述技術方案技術方案1、本發明提供一種耐高溫高壓、耐腐蝕的發動機排氣后處理軟管，由內膠層、骨架層和外膠層層疊組成，它的特點是，所述內膠層是G型氟膠層，所述骨架層是硅膠壓延芳綸布，所述外膠層是硅橡膠；所述內膠層由下述原料制備而成G型氟橡膠100質量份，補強填料10 30質量份，過氧化物硫化劑1 6質量份，異氰脲酸三烯丙酯1 6質量份；所述骨架層由高斷裂強度的芳綸布與含有粘接劑成分的低硬度硅膠，擦膠壓延生產； 所述外膠層由下述原料制備而成硅橡膠100質量份，補強填料30 60質量份，結構控制劑5 10質量份，耐熱添加劑1 5質量份，過氧化物硫化劑1 3質量份。所述的過氧化物硫化劑，可以是2，5_ 二甲基_2，5 二(叔丁基過氧)己烷。內膠層，直接與介質接觸，其作用是支撐管體、保護骨架層。所述內膠層氟橡膠為偏氟乙烯、六氟乙烯、四氟乙烯及交聯單體(含氟單體)的共聚物。氟橡膠是主鏈或側鏈上的碳原子上接有電負性極強的氟原子的合成彈性體，氟原子保證了 C-C鏈的穩定性，使它具有其他橡膠不可比擬的耐油、耐化學藥品性。含氟量大小，是影響硫化膠性能的主要因素。G型是在A型、B型的基礎上，在主鏈上引進了少量可提供活潑交聯中心的第四種含氟單體，G型的含氟量達69%，較前幾種都高。所以，本發明選用G型氟橡膠作為基料。骨架層，是軟管承受壓力的主要部位。要求具有良好的耐曲撓性能；具有足夠的強度。芳綸較聚酯熔點高、耐熱性好、強度高。另外，由于骨架層數越多，強力越不均勻，易引發應力集中，但過少的布層又不能使軟管有足夠的承壓能力。各膠層的附著力和制品的密實度，是影響軟管抵抗脈沖疲勞的主要因素。各膠層的附著力與掛膠質量有關，掛膠方法有擦膠和貼膠兩種，而擦膠能使膠料更好地滲入布縫，增加布與膠的附著力。通過對軟管的受力分析和應力計算，為達到以上要求，并考慮到軟管的耐高壓、高溫要求，本發明優選采用斷裂強度為2750MPA的芳綸網格布(簡稱芳綸布)與邵氏硬度比內層膠及外層膠低10 20的甲基乙烯基硅橡膠擦膠壓延生產，共四層。外膠層，是軟管的保護層，其作用是保護骨架層及管體。要求具有良好的耐老化性能，具有良好的耐磨擦、耐撕裂性能。硅橡膠是以聚硅氧烷為主鏈的彈性體，而聚硅氧烷則由Si-o(硅-氧)鏈重復連接構成Si-o-Si鏈。由于Si-o鍵鍵能高達1014. 2kj/mol，故聚硅氧烷具有相當好的熱穩定性。但是，硅橡膠在200 250°C時，會發生Si-o-Si裂解，裂解速度與生膠結構、填料及加入的耐熱添加劑有關。選用甲基乙烯基硅橡膠，氣相法白炭黑作為補強填料，兩種或兩種以上耐熱添加劑并用可在300°C溫度下使用，所以，本發明采用氣相法白炭黑作為補強填料，兩種或兩種以上耐熱添加劑并用的甲基乙烯基硅橡膠作為外膠層。
另外，氟橡膠為高極性的彈性體，根據相近相容原理，很難與低極性的硅橡膠粘合。本發明應用的過氧化物硫化體系對氟橡膠和硅橡膠都有效。異氰脲酸三烯丙酯(TAIC) 共硫化劑促進氟橡膠和硅橡膠粘合面分子產生擴散，形成化學鍵相互吸附，與硅烷耦合劑一起獲得最佳粘合強度，實現氟橡膠與硅橡膠的共硫化。同時，該硫化體系使氟橡膠具有更好的耐高溫和耐腐蝕性，使硅橡膠性能得到改善，具有最好的性價比。技術方案2、如技術方案1所述發動機排氣后處理軟管，它的特點是，所述內膠層氟橡膠為偏氟乙烯、六氟乙烯、四氟乙烯及一個交聯單體的共聚物，含氟量達69%以上。技術方案3、如技術方案1所述發動機排氣后處理軟管，它的特點是，所述內膠層氟橡膠用過氧化物硫化體系硫化，該硫化體系含有異氰脲酸三烯丙酯1 6質量份。技術方案4、如技術方案1所述發動機排氣后處理軟管，它的特點是，所述骨架層骨架為斷裂強度為2750MPA以上的Kevler芳綸網格布。技術方案5、如技術方案1所述發動機排氣后處理軟管，它的特點是，所述骨架層膠料為含有硅烷耦合劑和異氰脲酸三烯丙酯的甲基乙烯基硅橡膠。技術方案6、如技術方案1所述發動機排氣后處理軟管，它的特點是，所述骨架層膠料硬度比內層膠及外層膠硬度低10 20。技術方案7、如技術方案1所述發動機排氣后處理軟管，它的特點是，所述骨架層由擦膠壓延生產，共四層。技術方案8、如技術方案1所述發動機排氣后處理軟管，它的特點是，所述外膠層為氣相法白炭黑作為補強填料，含有兩種或兩種以上耐熱添加劑并用的甲基乙烯基硅橡膠。技術方案9、一種發動機排氣后處理系統，它的特點是，該發動機排氣后處理系統包含有技術方案1至8之一所述的發動機排氣后處理軟管。本發明還提供一種制備發動機排氣后處理軟管的方法，包括下述步驟(1)、按配方G型氟橡膠100質量份，補強填料10 30質量份，過氧化物硫化劑 1 6質量份，異氰脲酸三烯丙酯1 6質量份，在開煉機上混煉后出片成5 15mm的膠片待用；(2)、按配方硅橡膠100質量份，補強填料30 60質量份，結構控制劑5 10質量份，耐熱添加劑1 5質量份，過氧化物硫化劑1 3質量份，異氰脲酸三烯丙酯1 3 質量份，硅烷耦合劑0. 5 10質量份，在開煉機上混煉后出片成5 15mm的膠片待用；(3)、按配方娃橡膠100質量份，補強填料30 60質量份，結構控制劑5 10質量份，耐熱添加劑1 5質量份，過氧化物硫化劑1 3質量份，在開煉機上混煉后出片成 5 15mm的膠片待用，0)、在三輥壓延機上用步驟(1)所得的膠片制備氟膠內膠層，壓延溫度上輥為 60士 10°C，中輥為60士 10°C，下輥冷卻水冷卻，壓延速度為1. 5 3m/min，膠片厚度0. 2 1. Omm ；(5)、在三輥壓延機上用步驟( 所得的膠片和芳綸布制備構成骨架層的膠布，壓延溫度上輥為50°C以下；中輥為20士 10°C ；下輥冷卻水冷卻；壓延速度為1. 5 3m/min ； 膠布厚度0. 7 1. Omm ；(6)、在三輥壓延機上用步驟C3)所得的膠片制備外膠層，壓延溫度上輥為50°C以下；中輥為20士 10°C ；下輥冷卻水冷卻；壓延速度為1.5 3m/min，膠片厚度0. 5 1. Omm ；(7)、調整三輥夾布膠管成型機輥距，使用管芯包貼內膠層、膠布和外膠層，纏水布；通常是包貼一層內膠層，四層膠布，一層外膠層；(8)、采用兩段硫化法硫化一段硫化在硫化罐中完成，硫化條件為150 1800C X 10 60min ；二段硫化在鼓風電熱烘箱中完成，硫化條件為160 200°C X 1 4h ；(9)、脫管芯，解水布，切管頭，制得發動機排氣后處理軟管。與現有技術相比，本發明產品能夠承受260°C的工作溫度和287°C的間歇溫度。致密性高、各膠層的粘接性強，能長期在排氣脈沖的影響下正常工作而不脫層開裂。管體應力分布均勻，爆破壓力達2. 4Pa，能在極度負荷2. 15Mpa(22kgf/cm2)下正常工作。該軟管還具有優良的耐油、耐酸性腐蝕物性能。本發明提供的制備發動機排氣后處理軟管的方法操作簡單，成本低。
圖1為本發明提供的軟管橫截面示意圖；圖2為本發明提供的軟管的生產工藝流程圖。附圖標記說明1、內膠層2、骨架層3、外膠層
具體實施例方式實施例中所用原材料可以是市售的，本技術領域常用的材料。如圖1所示，本發明提供的耐高溫高壓、耐腐蝕的發動機排氣后處理軟管，由內膠層1、骨架層2和外膠層3組成。下面通過實施例來詳細說明本發明提供的技術方案。實施例1 制備本發明提供的耐高溫高壓、耐腐蝕的發動機排氣后處理軟管，包括如下步驟(1)、按配方G型氟橡膠100質量份，補強填料30質量份，過氧化物硫化劑3量份， 異氰脲酸三烯丙酯3質量份，在開煉機上混煉后出片成5mm的膠片待用；(2)、按配方硅橡膠100質量份，補強填料50質量份，結構控制劑5質量份，耐熱添加劑5質量份，過氧化物硫化劑2質量份，異氰脲酸三烯丙酯3質量份，硅烷耦合劑5質量份，在開煉機上混煉后出片成5mm的膠片待用；(3)、按配方硅橡膠100質量份，補強填料60質量份，結構控制劑5質量份，耐熱添加劑5質量份，過氧化物硫化劑2質量份，在開煉機上混煉后出片成5mm的膠片待用，0)、在三輥壓延機上用步驟(1)所得的膠片制備氟膠內膠層，壓延溫度上輥為 600C，中輥為60°C，下輥冷卻水冷卻，壓延速度為3m/min，膠片厚度0. 2mm ；(5)、在三輥壓延機上用步驟( 所得的膠片和芳綸布制備構成骨架層的膠布，壓延溫度上輥為50°C ；中輥為20°C ；下輥冷卻水冷卻；壓延速度為3m/min ；膠布厚度0. 7mm ；
(6)、在三輥壓延機上用步驟( 所得的膠片制備外膠層，壓延溫度上輥為50°C ； 中輥為20°C ；下輥冷卻水冷卻；壓延速度為;3m/min，膠片厚度1. Omm ；(7)、調整三輥夾布膠管成型機輥距，使用25mm的管芯包貼內膠層、膠布和外膠層，纏水布；包貼一層內膠層；包貼四層膠布，骨架層厚2. 8mm ；包貼一層外膠層；(8)、采用兩段硫化法硫化一段硫化在硫化罐中完成，硫化條件為 1800C X30min ；二段硫化在鼓風電熱烘箱中完成，硫化條件為200°C Xlh ；(9)、脫管芯，解水布，切管頭，制得內徑25mm，長度20m的軟管，用作發動機排氣后
處理軟管。軟管的生產工藝流程可參考圖2所示。本發明提供的實施例1所制得的發動機排氣后處理軟管的性能測試結果如下
權利要求
1.一種具有耐高溫高壓、耐腐蝕性能的發動機排氣后處理軟管，由內膠層、骨架層和外膠層層疊組成，其特征在于，所述內膠層是G型氟橡膠，所述骨架層是硅膠壓延芳綸布， 所述外膠層是硅橡膠；所述內膠層由下述原料制備而成G型氟橡膠100質量份，補強填料 10 30質量份，過氧化物硫化劑1 6質量份；所述骨架層由高斷裂強度的芳綸布與含有粘接劑成分的低硬度硅膠，擦膠壓延生產；所述外膠層由下述原料制備而成硅橡膠100質量份，補強填料30 60質量份，結構控制劑5 10質量份，耐熱添加劑1 5質量份，過氧化物硫化劑1 3質量份。
2.如權利要求1所述發動機排氣后處理軟管，其特征在于，所述內膠層氟橡膠為偏氟乙烯、六氟乙烯、四氟乙烯及一個交聯單體的共聚物，含氟量達69%以上。
3.如權利要求1所述發動機排氣后處理軟管，其特征在于，所述內膠層氟橡膠用過氧化物硫化體系硫化，該硫化體系含有異氰脲酸三烯丙酯1 6質量份。
4.如權利要求1所述發動機排氣后處理軟管，其特征在于，所述骨架層骨架為斷裂強度為2750MPA以上的Kevler芳綸網格布。
5.如權利要求1所述發動機排氣后處理軟管，其特征在于，所述骨架層膠料為含有硅烷耦合劑和異氰脲酸三烯丙酯的甲基乙烯基硅橡膠。
6.如權利要求1所述發動機排氣后處理軟管，其特征在于，所述骨架層膠料硬度比內層膠及外層膠硬度低10 20。
7.如權利要求1所述發動機排氣后處理軟管，其特征在于，所述骨架層由擦膠壓延生產，共四層。
8.如權利要求1所述發動機排氣后處理軟管，其特征在于，所述外膠層為氣相法白炭黑作為補強填料，含有兩種或兩種以上耐熱添加劑并用的甲基乙烯基硅橡膠。
9.一種發動機排氣后處理系統，其特征在于，該發動機排氣后處理系統包含有權利要求1至8之一所述的發動機排氣后處理軟管。
10.一種制備如權利要求1至8之一所述的發動機排氣后處理軟管的方法，其特征在于，所述制備方法包括下述步驟(1)、按配方G型氟橡膠100質量份，補強填料10 30質量份，過氧化物硫化劑1 6 質量份，異氰脲酸三烯丙酯1 6質量份，在開煉機上混煉后出片成5 15mm的膠片待用；(2)、按配方硅橡膠100質量份，補強填料30 60質量份，結構控制劑5 10質量份，耐熱添加劑1 5質量份，過氧化物硫化劑1 3質量份，異氰脲酸三烯丙酯1 3質量份，硅烷耦合劑0. 5 10質量份，在開煉機上混煉后出片成5 15mm的膠片待用；(3)、按配方硅橡膠100質量份，補強填料30 60質量份，結構控制劑5 10質量份，耐熱添加劑1 5質量份，過氧化物硫化劑1 3質量份，在開煉機上混煉后出片成5 15mm的膠片待用，G)、在三輥壓延機上用步驟⑴所得膠片制備氟膠內膠層，壓延溫度上輥為 60士 10°C，中輥為60士 10°C，下輥冷卻水冷卻，壓延速度為1. 5 3m/min，膠片厚度0. 2 1. Omm ；(5)、在三輥壓延機上用步驟( 所得膠片和芳綸布制備構成骨架層的膠布，壓延溫度上輥為50°C以下；中輥為20士 10°C ；下輥冷卻水冷卻；壓延速度為1. 5 3m/min ；膠布厚度0. 7 1. Omm ；(6)、在三輥壓延機上用步驟C3)所得膠片制備外膠層，壓延溫度上輥為50°C以下；中輥為20士 10°C ；下輥冷卻水冷卻；壓延速度為1. 5 3m/min，膠片厚度0. 5 1. Omm ；(7)、調整三輥夾布膠管成型機輥距，使用管芯包貼內膠層、膠布和外膠層，纏水布；(8)、采用兩段硫化法硫化一段硫化在硫化罐中完成，硫化條件為150 1800C X 10 60min ；二段硫化在鼓風電熱烘箱中完成，硫化條件為160 200°C X 1 4h ；(9)、脫管芯，解水布，切管頭，制得發動機排氣后處理軟管。
全文摘要
本發明涉及橡膠軟管，具體涉及一種用于汽車發動機排氣后處理的復合軟管。本發明提供一種具有耐高溫高壓、耐腐蝕性能的發動機排氣后處理軟管，由內膠層、骨架層和外膠層層疊組成，所述內膠層是G型氟橡膠，所述骨架層是硅膠壓延芳綸布，所述外膠層是硅橡膠；所述內膠層由下述原料制備而成G型氟橡膠100質量份，補強填料10～30質量份，過氧化物硫化劑1～6質量份；所述骨架層由高斷裂強度的芳綸布與含有粘接劑成分的低硬度硅膠，擦膠壓延生產；所述外膠層由下述原料制備而成硅橡膠100質量份，補強填料30～60質量份，結構控制劑5～10質量份，耐熱添加劑1～5質量份，過氧化物硫化劑1～3質量份。
文檔編號B32B25/20GK102305120SQ2011102832
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月22日 優先權日2011年9月22日
發明者施許念 申請人:施許念