燃油胶管

上述特定的 NBR (A 成分) ,必须采用 ACN 含量在 42～52 质量分数范围内的 NBR ,NBR 中 ACN 含量最好为 44～50 质量份 。即当 NBR 中 的 ACN 含量不到 42 质量分数的话 ,那么它与 隔离剂的亲合性过高 ,隔离剂就会渗透到并用 胶中 ,造成胶管内壁或端口部龟裂 。反之 ,倘若 NBR 中的 ACN 量超过 52 质量分数 ,那么 NBR 与 PVC 的互溶性就会下降 ,产生相分离 ,这样 也会造成胶管龟裂 。
首先 ,通过挤出机 ,将上述混炼胶挤压成图 1 中所示的内径为 30 mm、管壁厚为 3 mm 的未硫 化胶管 1。然后 ,准备好图 2 中所示的端口部 (离 端边 30 mm) 成扩张 (外径 60 mm) 形状 、表面镀铬 的金属管芯 2 (外径 30 mm) ,并在 150 ℃温度下 对其进行预热 。随后 ,在未硫化胶管 1 的管内壁 和金属管芯 2 的外表面上涂布隔离剂 (乙二醇系 隔离剂或者硅油隔离剂) ,接着 ,再将未硫化胶管 1 套在此金属管芯 2 上 ,用 150 ℃直接蒸汽硫化 30 min。过后 ,将胶管从金属铁芯 2 上拔下来 ,这 样就制成了图 3 所示的端口部被扩张的单层结 构的燃油胶管 3 (管壁厚 1. 6 mm) 。在此 ,可以用 PEG300 < (日) 第一工业制药公司制 > 作为乙二 醇系隔离剂 ,若是硅油隔离剂 ,则可采用 KF96 < (日) 信越化学公司制 > 。
与上述特定的 NBR (A 成分) 一起被采用的 特定的 PVC (B 成分) ,也必须使用平均聚合度 设定在 700～1400 范围内的 PVC ,理想的 PVC 的平均聚合度为 800 左右 ,当 PVC 的平均聚合 度不到 700 时 ,粘度就会变得过低 。加热或拉 伸时 ,由于 NBR 与 PVC 相分离 ,结果造成胶管 龟裂 。反 之 , 倘 若 PVC 的 平 均 聚 合 度 超 过 1400 ,那么挤出成型时 PVC 变得容易取向 ,NBR
40 质量分数) 时 ,其与隔离剂的亲合性就会下 降 ,从而抑制了隔离剂向并用胶中的渗透过程 。 更进一步研究发现 ,PVC 的平均聚合度 、NBR 与 PVC 的混合比以及并用胶的门尼粘度一旦设定 在规定的范围内 ,随着上述 ACN 量的增加 ,就 能够阻止 NBR 与 PVC 的分离 ,结果导致龟裂不 再发生 ,从而达到了目的 。
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世 界 橡 胶 工 业
2006
或表面层而形成多层结构 。 这样制得的燃油胶管适合于用作汽车上的
排气胶管 、汽化胶管及输油胶管 、以及与汽油 、 汽化汽油等接触的燃料输送胶管 。
2 结果与讨论
首先 ,在制备实例与对照例之前 ,需准备下 述材料 。
根据所定质量比 、对表 1 中含有所示 ACN 量的 NBR 与具有一定平均聚合度的 PVC 进行 混合可制得并用胶 。按照J IS2K26300 (门尼粘度 试验方法) , 采用 L 型辊筒 , 测定预 热 1 min 、 4 min 后 并 用 胶 的 门 尼 粘 度 。试 验 温 度 为 150 ℃。
图 1 未硫化胶管的剖面图
图 2 端口部扩张后的金属管芯形状图
图 3 端口部扩张成型后的燃油胶管剖面图
然后 ,用肉眼观察燃油胶管的端口部及内 壁上有无龟裂 。评价方法是胶管内壁和端口部 均无龟裂的画“ ○”;仅仅是胶管内壁上有龟裂 的画“ △”;若胶管内壁和端部上都有龟裂的话 , 则画“ ×”。又 ,在 2 至表 4 中一并列示了相对 于未硫化胶管的伸长率 (扩张率) 。 从以上叙述我们可以看出 ,所有实例中的 胶管 ,由于采用特种并用胶 (NBR 中的 ACN 含 量 、PVC 的平均聚合度 、NBR 与 PVC 的混合比 、 以及并用胶的门尼粘度 , 都在规定的范围以 内) ,所以与隔离剂的亲合性下降 ,在阻止隔离
NBRΠPVC (质量比)
70Π30 70Π30 70Π30 70Π30 70Π30 90Π10 65Π35 70Π30 70Π30 70Π30 70Π30 50Π50 70Π30 70Π30
门尼 粘度
28 22 28 43 30 45 20 25 20 36 25 25 18 43
防老剂采用 N 、N′2二苯基2P2对苯二胺 < (日) 精工化学公司制 OZONONE3C > ( 防老剂 4010NA) 。
上述特定的 NBR (A 成分) 与特定的 PVC(B 成分) 按指定比例混合后获得的并用胶 ,硫化定 型时 (温度 150 ℃左右) 的门尼粘度 ,必须控制 在 20～45 的范围内 ,理想的门尼粘度应为 28～ 43 。如果并用胶的门尼粘度不到 20 ,加热或拉 伸时 ,由于 NBR 与 PVC 产生相分离 ,结果就会 造成胶管龟裂 。反之 ,倘若并用胶的门尼粘度 超过 45 ,那么就导致加工性低劣 。
第 33 卷第 2 期
王福坤. 燃油胶管
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与 PVC 也会发生相分离 ,造成胶管龟裂 。 上述特定的 NBR (A 成分) 与特定的 PVC(B
成分) 的混合比 (质量比) ,必须设定在 A 成分Π B 成分 = 90Π10～65/ 35 的范围内 ,理想的混合 比是 A 成分ΠB 成分 = 75Π25～68Π32 。如果 B 成 分的混合比低于 10 ,那么耐臭氧性等特性就会 降低 ;反之 ,倘若 B 成分的混合比超过 35 ,那么 在挤出成型过程中 ,PVC 变得容易取向 ,NBR 与 PVC 就会发生相分离 ,结果造成胶管龟裂 。
设定在 0. 2～5 份的范围内 。 上述硫化促进剂包括有噻唑系促进剂 ,秋
兰姆系促进剂 、次磺酰胺系促进剂等 。相对于 上述并用胶 100 份来说 ,上述硫化促进剂的配 合比例通常设定在 0. 2～5 份的范围内 。
上述硫化促进助剂包括有氧化锌 、活性氧 化锌 、氧化镁等 。相对于上述并用胶 100 份来 说 ,上述硫化促进助剂的配合比例通常设定在 0. 2～10 份的范围内 。
如果弯管成型时的曲率 R 过大 ,或端口部 扩张成型时的扩管率过大 ,都会在胶管内壁或 端口部产生龟裂等弊端 。这种龟裂 ,在采用以 NBR2PVC 并用胶作为主要成分的汽车用的燃 油胶管中格外明显 ,这也是胶管设计上要避免 的。
文中介绍了能防止内壁或端口部发生龟裂 的燃料输送胶管 。
1 试验过程与方法
再者还可通过将胶管的伸长率设定在规定 范围内 ,也能非常有效地防止龟裂的产生 。
所谓胶管的伸长率 ,是指弯管成型时的曲 率 R 和端口部进行扩张成型时的扩张率 。
文中的燃油胶管 ,倘若至少有一层已采用 了特种橡胶胶料 ,那么无论是单层结构或是双 层以上的多层结构 ,都不成问题 。
特种橡胶胶料 ,是指由特定的 NBR (A 成 分) 与特定的 PVC (B 成分) 组成的并用胶作为 主要成分的橡胶胶料 。
关于在 胶 管 内 壁 或 端 口 部 发 生 龟 裂 的 原 因 ,该文作者经过反复研究 ,找到了答案 ,是涂 在铁芯表面或未硫化胶管内壁上的隔离剂 ,慢 慢地渗透到构成胶管的 NBR2PVC 的并用胶中 , 由于硫化时热量的缘故 ,使得 NBR2PVC 产生分 离 ,从而导致龟裂发生 。为了防止隔离剂向并 用胶中渗入 ,着重对 NBR 中结合丙烯腈的量 (以下称“ACN”量) 进行研究 。结果发现当设 定的 ACN 量高于往常的量 (往常的量约为 30～
文中介绍的燃油胶管 ,可以用下述方法制 造 。即 ,首先将特定的 NBR (A 成分) 与特定的 PVC(B 成分) 按一定的比例进行混合 ,制成特 殊的并用胶 。然后 ,向此并用胶中添加适当的 加工助剂 、防老剂 、补强剂 、硫化剂 、硫化促进剂 等 ,再用捏和机 、班伯利密炼机和开炼机等混炼 机进行混炼 ,制成橡胶混炼胶 。而后 ,用挤出成 型机将橡胶胶料挤出 。在制成单层结构的未硫 化胶管之后 ,在该未硫化胶管的内壁上涂布隔 离剂 。另一方面 ,准备好固定形状的金属制 (弯 曲形状或端口部扩张后的形状) 管芯 ,在管芯的 外表面也涂布隔离剂 ,并将管芯预热到所定温 度 (150 ℃左右) 。接着 ,将上述未硫化胶管套 在金属管芯上 ,进行直接蒸汽硫化 (150 ℃×30 min) ,待上述胶料硬化定型后 ,把胶管从管芯上 拔下来 ,这样就制成了符合要求的单层结构的 燃油胶管 。
上述增塑剂包括有 DOP、DBP 等邻苯二甲 酸系增塑剂 、二甘醇二丁基醚己二酸酯 、DOA 等己二酸系增塑剂及 DOS、DBS 等癸二酸系增 塑剂等 。相对于上述并用胶 100 份来说 ,上述 增塑剂的配合比例通常设定在 5～40 份的范围 内。
上述硫化剂包括有硫磺 、吗啉 、二硫化物等 含硫化合物及有机过氧化物等 。相对于上述并 用胶 100 份来说 ,上述硫化剂的配合比例通常
表1
ACN 量 (质量分数)
并用胶 A
42
并用胶 B
46
并用胶 C
46
并用胶 D
46
并用胶 E
50
并用胶 F
46
并用胶 G
46
并用胶 H
52
并用胶 I
46
并用胶 a
35
并用胶 b
55
并用胶 c
46
并用胶 d
46
并用胶 e
46
平均 聚合度
800 800 1400 800 800 800 800 800 700 800 800 800 500 1600
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0 前 言
一般诸如汽车用的排气胶管 、汽化胶管和 输油 胶 管 等 燃 料 输 送 胶 管 , 是 由 丁 腈 橡 胶 (NBR) 与聚氯乙烯 ( PVC) 的并用胶作为主要成 分的 。此类汽车用燃料输送胶管通常用以下方 法制造 。
将 NBR2PVC 并用胶通过挤出成型 、制成未 硫化胶管 。而后 ,将其套到固定形状 (弯曲形状 或者端部扩张后的形状) 的管芯上 ,经过直接蒸 汽硫化 ,再将胶管从管芯上拔下 。为了使胶管 容易地套到管芯上或者从管芯上拔下 ,在管芯 表面或未硫化胶管的内壁上涂布了隔离剂 。
在上述橡胶胶料中 ,根据需要也可以向并 用胶中添加适合的助剂 (防老剂 、补强剂 、增塑 剂 、硫化剂 、硫化促进剂 、硫化促进助剂 、硫化延 迟剂及填充剂等) 。
上述加工助剂 ,包括有硬脂酸 、脂肪酸酯 、 脂肪酰胺 ,碳氢化合物树脂等 。例 ,相对于上述 并用胶 100 质量份 (下面简称“份”) 来说 ,加工 助剂的配合比通常设定在 0. 1～10 份的范围 内。
至于上述隔离剂 ,可以选用乙二醇系隔离 剂[ 例如聚乙二醇 ( PEG) 、聚丙烯乙二醇 ( PPG) 和这些物质的混合物 ]及硅油隔离剂等 。
最好在管芯的外表面和未硫化胶管的内壁 上都涂布上述隔离剂 ,若只涂布在两者中之一 也可以 。
如前所述 ,文中的燃油胶管不限定于单层 结构 ,也可以在由以上并用胶作为主要成分的 橡胶胶料构成的胶管外表面上 ,经贴合增强层
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世 界 橡 胶 工 业
2006
燃油胶管
王福坤 (上海轮胎橡胶集团有限公司 上海 200025) 编译
摘要 : 文中介绍了能够抑制胶管内壁及端口部位发生龟裂的燃油胶管 。 关键词 : 燃油胶管 ;龟裂 ;丁腈橡胶 ;PVC ;并用胶
中图分类号 :TQ336. 3 文献标识码 :B 文章编号 :167128232 (2006) 0220032205
上述防老剂包括有苯二胺系防老剂 、苯酚 系防老剂 、二苯胺系防老剂 、喹啉系防老剂 、石 蜡类等 。相对于上述并用胶 100 份来说 ,上述 防老剂的配合比例通常设定在 0. 2～5 份的范 围内 。
上述补强剂包括有炭黑 、白炭黑等 。相对 于上述并用胶 100 份来说补强剂的配合比例通 常设定在 10～120 份的范围内 。
炭黑采用 MAF 炭黑 < (日) 东海炭黑公司 制中耐磨炉黑 > 。
合成增塑剂采用二甘醇二丁基醚己二酸酯 < (日) 旭电化公司制 RS2107 > 。
硫化促进剂采用二硫代四乙基秋兰姆 (促 进剂 TETD) < (日) 大内新兴公司制 > 。
将表 2 至表 4 中所示的各种组分 ,按同表 中列出的比例进行配合 ,并用捏和机混合 ,制成 混炼胶 ,而后再将此混炼胶制成燃油胶管 。完 毕之后再进行下面的龟裂试验 。
上述硫化延迟剂包括有防焦剂 CTP (N2环 己基硫化邻苯二甲酸亚胺) 等 。相对于上述并 用胶 100 份来说 ,上述硫化延迟剂的配合比例 通常设定在 0. 1～3 份的范围内 。
上述填充剂包括有碳酸钙 、碳酸镁 、陶土 、 滑石粉等 。相对于上述并用胶 100 份来说 ,上 述填充剂的配合比例通常设定在 10～100 份的 范围内 。