專(zhuān)利名稱(chēng)：用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，尤其是一種以三元乙丙為主體橡膠的膠管。
背景技術(shù)：
隨著“汽車(chē)社會(huì)”的逐漸形成，汽車(chē)保有量在不斷地呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而石油等資源卻捉襟見(jiàn)肘，另一方面，吞下大量汽油的車(chē)輛不斷排放著有害氣體和污染物質(zhì)。最終的解決之道當(dāng)然不是限制汽車(chē)工業(yè)發(fā)展，而是開(kāi)放替代石油的新能源。新能源汽車(chē)是指除汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之外所有其它能源汽車(chē)。包括燃料電池汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、氫能源動(dòng)力汽車(chē)和太陽(yáng)能汽車(chē)等。氫能源動(dòng)力汽車(chē)是一種真正實(shí)現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無(wú)污染，零排放，儲(chǔ)量豐富等優(yōu)勢(shì)，而且氫氣在燃燒時(shí)比汽油的發(fā)熱量高，為內(nèi)燃機(jī)的2 3倍，具有更高的能量利用率。因此，氫動(dòng)力汽車(chē)是傳統(tǒng)汽車(chē)最理想的替代方案。但是，由于氫分子非常小，極易透過(guò)儲(chǔ)藏裝置的外殼和輸送系統(tǒng)逃逸，產(chǎn)生泄漏。因此，要求輸送氫氣的整個(gè)系統(tǒng)具有極好的氣密性、耐化學(xué)腐蝕性和阻燃性。這就要求輸送系統(tǒng)中的橡膠管既要本身有很好的氣密性，又要有很好的壓縮永久變形，使其在接頭處也具有很好的氣密性。氫氣燃燒的發(fā)熱量高，其冷卻系統(tǒng)具有較高的溫度。因此要求水循環(huán)系統(tǒng)中的橡膠管具有較好的耐熱性。整個(gè)系統(tǒng)更要有阻燃的安全考慮。因此，氫能源動(dòng)力汽車(chē)中的膠管系統(tǒng)具有很高的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，改善了膠管的氣密性、壓縮永久變形和阻燃性，并提高了原有的耐高溫、耐腐蝕和耐疲勞性能。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，特征是包括內(nèi)層管和外層管，在所述內(nèi)層管和外層管之間設(shè)置芳綸線加強(qiáng)層。所述內(nèi)層管和外層管均采用三元乙丙橡膠制成。所述膠管的厚度為3 10mm。本發(fā)明還保護(hù)一種用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管的制備方法，特征是，采用以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)(I)配料將50 80份三元乙丙橡膠、10 25份甲基乙烯基硅橡膠、10 25份氯磺化聚乙烯橡膠、5 15份增容劑、2 8份氧化鋅、I 7份硬脂酸、I 5份防老劑RD、I 5份防老劑MB、40 90份快壓出炭黑N550、10 30份白炭黑、10 40份石蠟基油、I 8份交聯(lián)劑DCP、I 8份助 交聯(lián)劑TAIC、I 8份助交聯(lián)劑PDM混合，作為內(nèi)層管和外層管的原料，備用；(2)將內(nèi)層管原料于針織管擠出機(jī)上擠出，得到內(nèi)層管(2);在內(nèi)層管上包覆芳綸織物，得到芳綸線加強(qiáng)層(3);將外層管原料于針織管擠出機(jī)上擠出，在芳綸線加強(qiáng)層(3)外形成外層管(I)，得到膠管管胚(3)將膠管管胚在硫化罐中進(jìn)行一段硫化，一段硫化溫度為165±5°C，硫化壓力為 0. 6±0. OlMPa，硫化時(shí)間為 50±5min ；(4) 一段硫化后，將三元乙橡膠膠管管胚在烘箱進(jìn)行二段硫化，二段硫化的溫度為180±5°C，硫化時(shí)間為120±5min ;二段硫化后即得到所述的用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管。所述增容劑為乙烯-醋酸乙烯共聚物。步驟⑵中，擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為80 110°C，擠出段溫度為70 100°C，塑化段溫度為70 100°C，螺桿段溫度為70 100°C。本發(fā)明所述的膠管采用三元乙丙橡膠為主體，完全符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，極好的改善了三元乙丙橡膠膠管的氣密性、壓縮永久變形和阻燃性，并提高其原有的耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞性。

圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖所示用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管包括外層管I、內(nèi)層管2、芳綸線加強(qiáng)層3
坐寸o本發(fā)明所述的膠管包括內(nèi)層管2和外層管1，在所述內(nèi)層管2和外層管I之間設(shè)置芳綸線加強(qiáng)層3 ;所述內(nèi)層管2和外層管I均采用三元乙丙橡膠制成；所述膠管厚度為3 IOmm0本發(fā)明采用三元乙丙橡膠與甲基乙烯基硅橡膠和氯磺化聚乙烯橡膠并用，選用助交聯(lián)劑PDM和助交聯(lián)劑TAIC并用的助硫化體系，使用DCP作為交聯(lián)劑，這樣制成的膠管不但提高了三元乙丙橡膠原有的耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞性,還大大改善了其氣密性、壓縮永久變形和阻燃性，可以說(shuō)在國(guó)內(nèi)外汽車(chē)膠管領(lǐng)域中已經(jīng)完全處于領(lǐng)先地位。三元乙丙橡膠的聚合物鏈?zhǔn)峭耆柡偷模虼司哂袃?yōu)異的耐熱、耐臭氧、耐酸堿、耐天候老化、抗疲勞、抗撕裂等性能，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)、建筑業(yè)、電線電纜和聚合物改性等領(lǐng)域。但其硫化速度慢，自粘性和氣密性較差，要用在汽車(chē)中的膠管系統(tǒng)需要?jiǎng)e的橡膠并用改性。將甲基乙烯基硅橡膠和三元乙丙橡膠并用，可獲得性能互補(bǔ)的新型膠料，可改善三元乙丙橡膠的耐高低溫性和壓縮永久變形性能，并且使其具有良好的自粘性和氣密性。將氯磺化聚乙烯橡膠和三元乙丙橡膠并用，可以改善三元乙丙橡膠的阻燃性和耐化學(xué)腐蝕性，提高三元乙丙橡膠的交聯(lián)速率。甲基乙烯基硅橡膠和三元乙丙橡膠直接并用分散相微區(qū)尺寸較大，并用膠的物理性能不高。本發(fā)明采用目前比較常用的增容共混法，用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作為增容劑能降低分散相微區(qū)尺寸，形成三元乙丙橡膠與硅橡膠近似于相互連續(xù)的相結(jié)構(gòu)，明顯提高并用膠的拉伸強(qiáng)度和模量，改善耐老化性能。氯磺化聚乙烯橡膠和三元乙丙橡膠的相容性較好，可直接并用，但是三種橡膠同時(shí)并用時(shí)，采用單一的助硫化體系，硫化助劑手機(jī)用量的分布極窄，不利于加工。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著TAIC用量的增加，共混膠的硫化速度和硫化程度先增加后減??；隨著PDM用量的增加，共混膠的硫化速度變化不大，說(shuō)明PDM反應(yīng)不是很劇烈，但交聯(lián)程度是一直增加的。隨著硫化助劑用量增加，TAIC共混膠的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度均大于PDM共混膠，而壓縮永久變形的變化率正好相反，老化后共混膠的硬度、拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力均增加，但是拉斷伸長(zhǎng)率降低。說(shuō)明在老化過(guò)程中膠料發(fā)生了二次硫化現(xiàn)象，交聯(lián)程度進(jìn)一步完善，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的分布更加均勻，交聯(lián)密度進(jìn)一步增加。當(dāng)采用PDM和TAIC并用的助硫化體系時(shí)，隨著用量增加硫化速度和硫化程度穩(wěn)定增加且達(dá)到一定量時(shí)有穩(wěn)定的平臺(tái)，交聯(lián)程度完善，并用膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、100%定伸應(yīng)力、拉斷伸長(zhǎng)率和壓縮永久變形均不錯(cuò)。氫能源動(dòng)力汽車(chē)膠管系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是整個(gè)膠管系統(tǒng)中不能出現(xiàn)硫，因?yàn)橄到y(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)用以分離氫原子電子的電解質(zhì)，電解質(zhì)與硫反應(yīng)后會(huì)嚴(yán)重腐蝕膠管和金屬接頭。因此，膠管不能用硫磺硫化，而要采用DCP硫化，用DCP硫化膠管也 能獲得更好的壓縮永久變形性能。實(shí)施例一一種用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管的制備方法，采用以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)(I)配料將50份三元乙丙橡膠、10份甲基乙烯基硅橡膠、10份氯磺化聚乙烯橡膠、5份乙烯-醋酸乙烯共聚物、2份氧化鋅、I份硬脂酸、I份防老劑RD、1份防老劑MB、40份快壓出炭黑N550、10份白炭黑、10份石蠟基油、I份交聯(lián)劑DCP、1份助交聯(lián)劑TAIC、1份助交聯(lián)劑PDM混合，作為內(nèi)層管和外層管的原料，備用；(2)將內(nèi)層管原料于針織管擠出機(jī)上擠出，得到內(nèi)層管2 ;在內(nèi)層管上包覆芳綸織物，得到芳綸線加強(qiáng)層3 ;將外層管原料于針織管擠出機(jī)上擠出，在芳綸線加強(qiáng)層3外形成外層管1，得到膠管管胚；擠出內(nèi)層管2時(shí)的機(jī)頭溫度為70°C，擠出段溫度為75°C，塑化段溫度為75°C，螺桿段溫度為80°C;擠出外層管I時(shí)的機(jī)頭溫度為70°C，擠出段溫度為70°C，塑化段溫度為75°C，螺桿段溫度為75°C ；(3)將膠管管胚在硫化罐中進(jìn)行一段硫化，一段硫化溫度為160°C，硫化壓力為0. 59MPa，硫化時(shí)間為45min ；(4) 一段硫化后，將三元乙橡膠膠管管胚在烘箱進(jìn)行二段硫化，二段硫化的溫度為175°C，硫化時(shí)間為115min ;二段硫化后即得到所述的用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，膠管厚度為3mm。實(shí)施例二 一種用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管的制備方法，采用以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)(I)配料將80份三元乙丙橡膠、25份甲基乙烯基硅橡膠、25份氯磺化聚乙烯橡膠、15份乙烯-醋酸乙烯共聚物、8份氧化鋅、7份硬脂酸、5份防老劑RD、5份防老劑MB、90份快壓出炭黑N550、30份白炭黑、40份石蠟基油、8份交聯(lián)劑DCP、8份助交聯(lián)劑TAIC、8份助交聯(lián)劑PDM混合，作為內(nèi)層管和外層管的原料，備用；(2)將內(nèi)層管原料于針織管擠出機(jī)上擠出，得到內(nèi)層管2 ;在內(nèi)層管上包覆芳綸織物，得到芳綸線加強(qiáng)層3 ;將外層管原料于針織管擠出機(jī)上擠出，在芳綸線加強(qiáng)層3外形成外層管1，得到膠管管胚；擠出內(nèi)層管2時(shí)的機(jī)頭溫度為75°C，擠出段溫度為80°C，塑化段溫度為80°C，螺桿段溫度為85°C;擠出外層管I時(shí)的機(jī)頭溫度為75°C，擠出段溫度為75°C，塑化段溫度為80°C，螺桿段溫度為85°C ；[0032](3)將膠管管胚在硫化罐中進(jìn)行一段硫化，一段硫化溫度為170°C，硫化壓力為0. 61MPa，硫化時(shí)間為55min ；(4) 一段硫化后，將三元乙橡膠膠管管胚在烘箱進(jìn)行二段硫化，二段硫化的溫度為185°C，硫化時(shí)間為125min ;二段硫化后即得到所述的用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，膠管厚度為5mm。實(shí)施例三一種用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管的制備方法，采用以下工藝步驟，組份比例按重量份數(shù)計(jì)(I)配料將65份三元乙丙橡膠、20份甲基乙烯基硅橡膠、15份氯磺化聚乙烯橡膠、10份乙烯-醋酸乙烯共聚物、6份氧化鋅、5份硬脂酸、2份防老劑RD、2份防老劑MB、60份快壓出炭黑N550、20份白炭黑、30份石蠟基油、5份交聯(lián)劑DCP、5份助交聯(lián)劑TAIC、5份助交聯(lián)劑PDM混合，作為內(nèi)層管和外層管的原料，備用；(2)將內(nèi)層管原料于針織管擠出機(jī)上擠出，得到內(nèi)層管2 ;在內(nèi)層管上包覆芳綸織物，得到芳綸線加強(qiáng)層3 ;將外層管原料于針織管擠出機(jī)上擠出，在芳綸線加強(qiáng)層3外形成外層管1，得到膠管管胚；擠出內(nèi)層管2時(shí)的機(jī)頭溫度為85°C，擠出段溫度為90°C，塑化段溫度為90°C，螺桿段溫度為95°C;擠出外層管I時(shí)的機(jī)頭溫度為85°C，擠出段溫度為85°C，塑化段溫度為90°C，螺桿段溫度為95°C ；(3)將膠管管胚在硫化罐中進(jìn)行一段硫化，一段硫化溫度為165°C，硫化壓力為0. 6MPa，硫化時(shí)間為50min ；(4) 一段硫化后，將三元乙橡膠膠管管胚在烘箱進(jìn)行二段硫化，二段硫化的溫度為180°C，硫化時(shí)間為120min ;二段硫化后即得到所述的用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，膠管的厚度為10mm。本發(fā)明所述的用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管的制備方法制備得到的氫能源動(dòng)力汽車(chē)膠管系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)的三元乙丙膠管與標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如表I所示。表I
權(quán)利要求1.一種用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，其特征是包括內(nèi)層管(2)和外層管(1)，在所述內(nèi)層管(2)和外層管(I)之間設(shè)置芳綸線加強(qiáng)層(3)。
2.如權(quán)利要求I所述的用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，其特征是所述內(nèi)層管(2)和外層管(I)均采用三元乙丙橡膠制成。
3.如權(quán)利要求I所述的用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，其特征是所述膠管的厚度為3 IOmm0
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于氫能源動(dòng)力汽車(chē)的膠管，特征是包括內(nèi)層管和外層管，在所述內(nèi)層管和外層管之間設(shè)置芳綸線加強(qiáng)層。所述內(nèi)層管和外層管均采用三元乙丙橡膠制成。所述膠管的厚度為3~10mm。本實(shí)用新型所述的膠管采用三元乙丙橡膠為主體，完全符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，極好的改善了三元乙丙橡膠膠管的氣密性、壓縮永久變形和阻燃性，并提高其原有的耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞性。本實(shí)用新型改善了三元乙丙橡膠膠管的氣密性、壓縮永久變形和阻燃性，提高了耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞性。
文檔編號(hào)C08K13/02GK202369531SQ20112052820
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者孫春濤, 胡明 申請(qǐng)人:無(wú)錫二橡膠股份有限公司