專利名稱：以碳纖維為增強層的氟硅橡膠包布膠管及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種以碳纖維為增強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：
現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度，定伸強度較低，導致在很多場合不能達到耐壓要求。另外現有的氟硅橡膠骨架材料大多數使用聚酯纖維或玻璃纖維，其中聚酯纖維耐熱性能較低，強度低，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用范圍不能得到充分發揮，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， 例如應用于航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設備等耐溫、耐壓、耐溶劑要求高的領域。發明內容
考慮到至少一個上述問題而完成了本發明，并且本發明的一個目的在于提供一種以碳纖維為增強層的氟硅橡膠包布膠管制造工藝，其采用了新型骨架材料，且產品具有耐高溫、耐低溫、耐壓、耐溶劑的效果，它不僅解決了現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。使得氟硅橡膠的應用范圍得到進一步提高。
具體地，一種以碳纖維為增強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行表面處理，提高其表面極性基團的含量；在要求尺寸的模芯上成型內膠層；將經過表面處理的碳纖維布作為增強層包覆在內膠層上；在碳纖維布表面包覆外膠層；將得到的膠管硫化，獲得成品，其中所述內膠層和外膠層包括氟硅橡膠。優選地， 根據不同的要求，此復合模式可重復實施，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。
根據本發明另一方面，所述極性基團至少包括羰基極性基團。
根據本發明另一方面，對碳纖維布進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(硅烷偶聯劑)溶液中，最后取出干燥備用。
根據本發明另一方面，在壓力40pa，氧氣流10L/min&^0-350W功率下，做等離子轟擊處理。
根據本發明另一方面，做等離子轟擊處理5min以內。
根據本發明另一方面，KH550溶液質量百分比為0. 5-1%。
根據本發明另一方面，置于KH550(硅烷偶聯劑)溶液中8-lOmin。
根據本發明另一方面，還提供一種采用上述制造工藝制造的以碳纖維為增強層的氟硅橡膠包布膠管，其特征在于包括內膠層；包覆在內膠層上的經過表面處理的碳纖維布；以及碳纖維布上包覆的外膠層，所述內膠層和外膠層包括氟硅橡膠。
根據本發明另一方面，所述碳纖維布和外膠層均為多個并且交替設置。
根據本發明另一方面，所述膠管用于航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設備。
根據本發明另一方面，所述膠管為直管或異型管(包括彎管、波紋管)。
與現有技術相比，本發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良性能，如比重小、 耐熱性極好、熱膨脹系數小、導熱系數大、耐腐蝕性和導電性良好等。同時，它又具有纖維般的柔曲性，可進行編織加工和纏繞成型。碳纖維最優良的性能是比強度和比模量超過一般的增強纖維，它和樹脂形成的復合材料的比強度和比模量比鋼和鋁合金還高3倍左右。更重要的是，本發明還解決了碳纖維布作為骨架材料時，其與內膠層、外膠層不易粘合的新技術問題。
與以前相比，現在的航空、核電站、石油化工、大型船舶等領域，對膠管的耐溫、耐壓以及耐溶劑的要求等比以前相應提高了很多，因此很多傳統的增強層已很難滿足現有的技術要求，使用傳統增強層材料的膠管很容易在定期維護時間之前便受高溫或高壓影響失效，從而導致局部甚至整機損壞，給企業帶來重大經濟損失或安全隱患。本發明生產的橡膠管可應用在航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設備等耐溫、耐壓、耐溶劑要求高的領域。
圖1是根據本發明優選實施例的成型后的氟硅橡膠包布膠管示意圖。
標號說明1模芯，2內膠層，3碳纖維布(增強層)，4外膠層
具體實施例方式
下面結合附圖，通過優選實施例來描述本發明的最佳實施方式，這里的具體實施方式
在于詳細地說明本發明，而不應理解為對本發明的限制，在不脫離本發明的精神和實質范圍的情況下，可以做出各種變形和修改，這些都應包含在本發明的保護范圍之內。
實施例1
下面結合附圖1來詳細描述本發明的以碳纖維為增強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進行表面處理，提高其表面極性基團的含量；在要求尺寸的模芯1上成型內膠層2 ；將經過表面處理的碳纖維布3作為增強層包覆在內膠層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，其中所述內膠層和外膠層包括氟硅橡膠。優選地，根據不同的要求，此復合模式可重復實施，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。優選地，所述硫化可包括一次硫化和二次硫化。
優選地，所述極性基團至少包括羰基極性基團。
優選地，對碳纖維布3進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(硅烷偶聯劑)溶液中，最后取出干燥備用。
優選地，在壓力40pa，氧氣流lOL/min及^0_350W功率下，做等離子轟擊處理。
優選地，做等離子轟擊處理5min以內。
優選地，KH550溶液質量百分比為0. 5-1 %。
優選地，置于KH550 (硅烷偶聯劑)溶液中8-lOmin。
與現有技術相比，本發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良性能，如比重小、 耐熱性極好、熱膨脹系數小、導熱系數大、耐腐蝕性和導電性良好等。同時，它又具有纖維般的柔曲性，可進行編織加工和纏繞成型。
實施例2
本實施例提供了一種優選的碳纖維布3與氟硅橡膠粘合的技術工藝。碳纖維布 3必須經過一定工藝對其表面進行處理，使其與氟硅橡膠具有良好的粘合性能和附著強度。因為未經表面處理的碳纖維布3，其表面羰基、羰基等極性基團的含量很少，不利于與基體材料的粘結，其表面呈化學惰性，不易與基體材料浸潤或發生化學反應。因此為了實現氟硅橡膠和碳纖維間載荷的傳遞、充分發揮碳纖維的增強效應和提高復合材料的力學性能及耐溫性能，必須對碳纖維3表面進行表面處理。優選地，具體處理工藝如下首先將碳纖維布置于等離子腔內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果，操作方便，處理速度快，效果好。
優選地，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層的氟硅橡膠包布膠管，其包括內膠層2 ；包覆在內膠層2上的經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，所述內膠層2和外膠層4包括氟硅橡膠。
優選地，所述碳纖維布3和外膠層4均為多個并且交替設置。
優選地，述膠管用于航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設備。
優選地，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。
與現有技術相比，本發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，本發明解決了碳纖維布作為骨架材料時， 其與內膠層、外膠層不易粘合的新技術問題。
本發明的以碳纖維為增強層的氟硅橡膠包布膠管及其制造工藝不限于上述實施例。可以理解的是，在不脫離本發明的精神和實質范圍的情況下，可以做出各種變形和修改，這些都應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種以碳纖維為增強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 對碳纖維布進行表面處理，提高其表面極性基團的含量；在要求尺寸的模芯上成型內膠層；將經過表面處理的碳纖維布作為增強層包覆在內膠層上；在碳纖維布表面包覆外膠層；將得到的膠管硫化，獲得成品，其中所述內膠層和外膠層包括氟硅橡膠，所述對碳纖維布進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，然后置于硅烷偶聯劑溶液中，最后取出干燥備用。
2.根據權利要求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至少包括羰基極性基團。
3.根據權利要求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.根據權利要求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。
5.根據權利要求3所述的氟硅橡膠包布膠管制造工藝，其特征在于KH550溶液質量百分比為0. 5-1%。
6.根據權利要求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利要求所述的制造工藝制造的以碳纖維為增強層的氟硅橡膠包布膠管，其特征在于包括內膠層；包覆在內膠層上的經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， 所述內膠層和外膠層包括氟硅橡膠。
8.根據權利要求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置。
9.根據權利要求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行表面處理，提高其表面極性基團的含量；在要求尺寸的模芯上成型內膠層；將經過表面處理的碳纖維布作為增強層包覆在內膠層上；在碳纖維布表面包覆外膠層；將得到的膠管硫化，獲得成品，其中所述內膠層和外膠層包括氟硅橡膠。本發明以碳纖維布作為增強層制造氟硅橡膠包布膠管，不僅解決了現有氟硅橡膠膠管強度低，耐壓能力差的問題，而且最大限度地發揮了氟硅橡膠的耐溫和耐壓性能。本發明生產的膠管可應用在航天、航空、核電站、石油化工、大型船舶、軍工設備等領域。
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 優先權日2011年12月15日
發明者劉建輝 申請人:福安市東風橡膠制品有限公司