本發(fā)明屬于橡膠膠管，具體涉及一種高韌性連體膠管及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

1、連體膠管是一種在工業(yè)、農(nóng)業(yè)或者家庭中用于傳輸液體或者氣體的一種柔性管道，具有一定的彈性和耐壓性，能夠彎曲而不會(huì)輕易發(fā)生破裂或者泄漏，在實(shí)際應(yīng)用過程中連體膠管能夠與各種接頭無縫連接，形成完整的輸送系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于汽車、化工、建筑、園藝、消防等多個(gè)領(lǐng)域，用于輸送水、空氣、油料、化學(xué)品等等。

2、然而，在物料傳輸?shù)倪^程中，膠管本身會(huì)承受輸送介質(zhì)帶來的壓力，韌性不佳或者機(jī)械性能不好的膠管會(huì)有突發(fā)破裂的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在膠管受到外力作用時(shí)，如扭曲、拉扯或者碰撞，也會(huì)有泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，因此為了延長連體膠管的使用壽命，增加操作人員和設(shè)備的安全，降低長期維護(hù)和更換的成本，制備一種高韌性高性能的連體膠管具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高韌性連體膠管及其生產(chǎn)工藝，

2、以解決連體膠管韌性不足，機(jī)械性能不佳而帶來的膠管破裂、泄露，進(jìn)而使用壽命顯著下降的問題。

3、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、第一方面，本技術(shù)提供了一種高韌性連體膠管，高韌性連體膠管包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：

5、三元乙丙橡膠100份；

6、苯基硅橡膠8～15份；

7、填料20～25份；

8、改性端羥基聚倍半硅氧烷6～10份；

9、硫化劑2～5份；

10、硫化促進(jìn)劑1～3份；

11、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑3～5份；

12、抗氧劑1.5～3.5份；

13、所述改性端羥基聚倍半硅氧烷的分子鏈上接枝有聚碳酸酯鏈段。

14、優(yōu)選的，硫化劑包括硫磺、秋蘭姆、二硫化物類硫化劑中的一種或多種的組合。

15、優(yōu)選的，硫化促進(jìn)劑包括秋蘭姆類硫化促進(jìn)劑和次磺酰胺類硫化促進(jìn)劑中的一種或兩種的組合。

16、優(yōu)選的，抗氧劑包括抗氧劑1010、抗氧劑1035、抗氧劑1520、抗氧劑622、抗氧劑b900中的一種或多種的組合。

17、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)中采用三元乙丙橡膠與苯基硅橡膠的共混橡膠體系，一方面，苯基硅橡膠本身具有優(yōu)異的耐低溫性能和高彈性模量，能夠有效傳遞應(yīng)力，不容易發(fā)生局部形變，與三元乙丙橡膠共混之后能夠以微小顆粒的形式均勻分散在三元乙丙橡膠的基體中，吸收外力，延緩裂紋的形成和拓展，有助于膠管抵抗更大的外力，進(jìn)而提高膠管整體的柔韌性和彈性；另一方面，苯基硅橡膠中苯基的引入能夠破壞硅橡膠本身分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，降低聚合物的結(jié)晶度，更有利于材料柔韌性的提高，同時(shí)苯基作為剛性基團(tuán)，與三元乙丙橡膠共混之后能夠改善三元乙丙橡膠耐磨性能不佳的問題，提高膠管的使用壽命。

18、本技術(shù)中還添加有改性端羥基聚倍半硅氧烷，聚倍半硅氧烷具有獨(dú)特的籠狀納米結(jié)構(gòu)，其本身具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性，與三元乙丙橡膠共混之后能夠顯著提高材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，同時(shí)聚倍半硅氧烷顆粒與三元乙丙橡膠基體之間形成的強(qiáng)界面相互作用可以有效傳遞應(yīng)力，提高材料的抗拉強(qiáng)度和韌性。

19、同時(shí)該改性端羥基聚倍半硅氧烷的分子鏈上接枝有聚碳酸酯鏈段，一方面，聚碳酸酯鏈段可以連接端羥基聚倍半硅氧烷與三元乙丙橡膠基體，改善聚倍半硅氧烷與三元乙丙橡膠之間的相容性，提高聚倍半硅氧烷的分散性，增強(qiáng)聚倍半硅氧烷與基體材料之間的界面粘結(jié)力，在受到外力作用時(shí)可以提供有效的能量耗散路徑。

20、另一方面，經(jīng)過聚碳酸酯鏈段改性后的端羥基聚倍半硅氧烷能夠與三元乙丙橡膠基體之間形成更強(qiáng)的化學(xué)鍵合，聚碳酸酯鏈段可以與三元乙丙橡膠之間通過物理交聯(lián)形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高材料的交聯(lián)密度，增強(qiáng)材料的力學(xué)性能，改善材料的整體性能，并且聚碳酸酯鏈段改性端羥基聚倍半硅氧烷能夠?qū)崿F(xiàn)聚碳酸酯和聚倍半硅氧烷之間的性能互補(bǔ)，得到結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、機(jī)械性能更加優(yōu)異的復(fù)合材料，有助于提升連體膠管的整體性能。

21、最后，聚碳酸酯鏈段的引入可以在膠管受到外力作用時(shí)，作為應(yīng)力集中點(diǎn)，防止裂紋的快速傳播，促進(jìn)裂紋的能量消耗，增加裂紋拓展的阻力，提高整體韌性，并且聚碳酸酯鏈段與三元乙丙橡膠之間形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠在材料變形后重新進(jìn)行排列和回復(fù)，提高膠管的復(fù)原能力和抗疲勞性，進(jìn)而增加膠管的使用壽命。

22、優(yōu)選的，改性端羥基聚倍半硅氧烷的原料包括質(zhì)量比為1：(0.3～0.5)的端羥基聚倍半硅氧烷和環(huán)氧碳酸酯單體。

23、優(yōu)選的，環(huán)氧聚碳酸酯單體包括碳酸丙烯酯、碳酸亞乙酯、縮水甘油碳酸酯、環(huán)己基環(huán)氧碳酸酯中的一種或多種的組合。

24、優(yōu)選的，改性端羥基聚倍半硅氧烷按照以下方法制備得到：

25、s101.在無水二氯甲烷中加入八乙烯基籠型倍半硅氧烷，攪拌溶解后加入三氟甲磺酸，在25～30℃下恒溫?cái)嚢?～5h，反應(yīng)結(jié)束后通過旋蒸萃取收集下層有機(jī)相，然后在有機(jī)相中加入丙酮水溶液，25～30℃下恒溫水解10～12h，水解反應(yīng)后靜置分層，將下層有機(jī)相通過干燥、旋蒸、抽濾和層析分離得到端羥基聚倍半硅氧烷；

26、s102.在環(huán)氧碳酸酯單體中加入催化劑和s101中得到的端羥基聚倍半硅氧烷，混合均勻后在氮?dú)鈿夥障律邷囟戎?00～220℃，攪拌反應(yīng)12～15h，最后經(jīng)過干燥和旋蒸得到改性端羥基聚倍半硅氧烷。

27、優(yōu)選的，催化劑為金屬鹽催化劑。

28、更優(yōu)選的，催化劑包括錫酸鈉、氯化鋅、碳酸鉀、氯化鐵中的一種或多種的組合。

29、優(yōu)選的，催化劑與端羥基聚倍半硅氧烷的質(zhì)量比為(0.6～1)：100。

30、優(yōu)選的，八乙烯基籠型倍半硅氧烷與三氟甲磺酸的質(zhì)量比為10：(2.5～3)。

31、通過采用上述技術(shù)方案，通過對八乙烯基籠型倍半硅氧烷的羥基化處理，在聚倍半硅氧烷的分子鏈上引入端羥基，進(jìn)一步的，環(huán)氧碳酸酯單體在催化劑的作用下進(jìn)行開環(huán)，以聚倍半硅氧烷上的端羥基作為活性位點(diǎn)，進(jìn)行鏈接并自聚合形成聚碳酸酯鏈段，形成的聚碳酸酯鏈段改性端羥基聚倍半硅氧烷與三元乙丙橡膠基體之間有良好的相容性，形成較強(qiáng)的界面相互作用力，更有利于改善橡膠基體的穩(wěn)定性、韌性和其他力學(xué)性能。

32、優(yōu)選的，苯基硅橡膠為低苯基硅橡膠。

33、優(yōu)選的，低苯基硅橡膠中的苯基含量為5～10％。

34、通過采用上述技術(shù)方案，低苯基硅橡膠相較于其他苯基硅橡膠具有更加優(yōu)異的耐低溫性能，在與三元乙丙橡膠共混之后能夠更好地補(bǔ)償三元乙丙橡膠在低溫下變脆的傾向，使得到的連體膠管在低溫環(huán)境下也表現(xiàn)出較高的韌性，提高連體膠管的適用性。

35、優(yōu)選的，填料為氨基改性納米二氧化硅。

36、優(yōu)選的，氨基改性納米二氧化硅的原料包括質(zhì)量比為1：(0.25～0.4)的納米二氧化硅和氨基硅烷偶聯(lián)劑。

37、優(yōu)選的，氨基硅烷偶聯(lián)劑包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種的組合。

38、通過采用上述技術(shù)方案，納米二氧化硅作為三元乙丙橡膠基體的填料，其大比表面積能夠增強(qiáng)與基體之間的界面相互作用，提高材料的強(qiáng)度，納米離子的引入還限制了三元乙丙橡膠分子鏈的自由旋轉(zhuǎn)，提高復(fù)合材料的耐磨性，彌補(bǔ)三元乙丙橡膠耐磨性不佳的問題。同時(shí)納米二氧化硅的加入還可以促進(jìn)硫化劑與三元乙丙橡膠分子鏈之間形成更為有效的交聯(lián)點(diǎn)，形成更為均勻和密集的硫化網(wǎng)絡(luò)，提高硫化效率的同時(shí)提高膠管的力學(xué)性能。

39、并且納米二氧化硅為氨基改性納米二氧化硅，可以提高其在基體橡膠中的相容性，并且經(jīng)過氨基硅烷偶聯(lián)劑改性后的納米二氧化硅與材料中的苯基硅橡膠之間也具有良好的相容性和親和性，大大減少相分離的現(xiàn)象，有利于納米二氧化硅的均勻分布；并且氨基改性納米二氧化硅中的氨基基團(tuán)還能夠與改性端羥基聚倍半硅氧烷中存在的羥基基團(tuán)之間反應(yīng)鍵合，形成氫鍵等分子間作用力，進(jìn)而提高膠管材料內(nèi)部的交聯(lián)密度，提高材料的韌性及其他力學(xué)性質(zhì)。

40、優(yōu)選的，乙烯基硅烷偶聯(lián)劑包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種的組合。

41、通過采用上述技術(shù)方案，為了進(jìn)一步改善三元乙丙橡膠與苯基硅橡膠之間的共混性能，加入乙烯基硅烷偶聯(lián)劑能夠有效改善兩者之間的相容性，作為兩種橡膠之間的“橋梁”，將兩種橡膠相互連接并相互聯(lián)系，有助于應(yīng)力的有效傳遞，進(jìn)而有助于材料韌性的提升。

42、第二方面，本技術(shù)提供了一種高韌性連體膠管的生產(chǎn)工藝，包括以下工藝步驟：

43、s201.將三元乙丙橡膠和苯基硅橡膠進(jìn)行第一混煉得到第一混煉膠料；將第一混煉膠料與改性端羥基聚倍半硅氧烷、填料、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑和抗氧劑進(jìn)行第二混煉得到第二混煉膠料；將第二混煉膠料與硫化劑以及硫化促進(jìn)劑進(jìn)行第三混煉得到混煉膠料；其中第一混煉溫度為80～100℃，第二混煉溫度為100～140℃，第三混煉溫度為60～90℃；

44、s202.將得到的混煉膠料擠出成型為管狀，隨后在140～160℃下進(jìn)行硫化處理；

45、s203.將硫化處理后的膠管進(jìn)行冷卻、切割得到高韌性連體膠管。

46、本發(fā)明的有益效果：

47、1、本技術(shù)中采用三元乙丙橡膠與苯基硅橡膠共混，在相容劑即乙烯基硅烷偶聯(lián)劑的作用下，兩者之間的相容性有顯著提升，苯基硅橡膠能夠均勻分布在三元乙丙橡膠基體中，在受到外力作用時(shí)苯基硅橡膠的高彈性模量能夠有效傳遞應(yīng)力，不容易發(fā)生局部形變，有助于膠管抵抗更大的外力作用，使膠管獲得更加優(yōu)異的韌性；并且苯基作為剛性基團(tuán)引入到三元乙丙橡膠中能夠改善其耐磨性能不佳的問題，提高連體膠管的使用壽命。

48、2、本技術(shù)中還添加有改性端羥基聚倍半硅氧烷，該改性端羥基聚倍半硅氧烷的分子鏈上接枝有聚碳酸酯鏈段，除了能夠增強(qiáng)聚倍半硅氧烷與基體材料之間的界面粘結(jié)力，聚碳酸酯鏈段的引入能夠在受到外力作用時(shí)可以提供有效的能量耗散路徑，減少膠管突發(fā)破裂的風(fēng)險(xiǎn)；能夠與三元乙丙橡膠之間通過物理交聯(lián)形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高材料的交聯(lián)密度，增強(qiáng)材料的力學(xué)性能，在材料變形后還重新進(jìn)行排列和恢復(fù)，提高膠管的復(fù)原能力和抗疲勞性，并且聚碳酸酯鏈段作為應(yīng)力集中點(diǎn)，還能夠有效防止裂紋的傳播，增加連體膠管的韌性及其他力學(xué)性能。