胶管配方设计

胶管配方设计

    一、胶管各层的功用

    1．内胶层

    输送介质的第一工作面，也是使用条件最苛刻的部位，要求如下。 ① 对输送介质有足够的适应性。具有抗渗透、耐溶胀、耐腐蚀、耐磨损的特点，食品胶管要无毒、无味，高压胶管要求一定压力下不泄露，输送泥浆要耐磨损等。 ② 具有一建弹性、柔软性、耐老化性。 ③ 气密性强。 ④ 与其它部件硫化速度匹配，即与外胶相接近，但要慢于布层胶。 ⑤ 适于工艺加工性的要求，如半成品有足够挺性，收缩性小，压出、压延表面光滑，易于成型。

    2．外胶层

    胶管的第二工作面，暴露于空气中起着保护内层结构不受损伤的作用，具体

要求如下。 ① 具有优越的耐光、天候老化、机械老化。 ② 抗撕裂、耐磨损，符合环境条件的要求。 ③ 硫速平稳，平坦性良好。 ④ 压出、压延表面光滑。

     3．中间胶

     多层骨架胶管会造成内、外胶层与骨架层脱层现象，中间胶是起到填充、粘合骨架与胶层的作用，使胶管成为一体，它也是内胶层的保护层。具体要求如下。 ① 良好的粘合性能。 ② 良好的弹性、柔软性、耐曲挠性。 ③ 硫化速度应与各层匹配。要求硫化的渗透性强、初硫点慢，但正硫点应要稍快于内、外胶层。

     二、通用胶管的配方设计

     通用胶管如普通风压管、水管、氧气管、喷雾管等。配方的主要特点如下。

     1．胶种的选择

     选用天然橡胶、丁苯橡胶为主体，外胶层也可掺用氯丁橡胶。为降低成本、改

善工艺性能，外胶层可适当掺用再生胶。

     2．含胶率的确定

     内胶层含胶率在40~50%左右;外胶层在30~35%左有;中间胶在35%左右;胶浆胶

在40~45%

左右。

     3．硫化体系选择

     一般是采用常规硫化体系。内胶层硫黄用量2~2·5份，以噻唑类促进剂为主体的硫化促进剂。中间胶及帆布擦胶硫化速度稍快，硫黄用量2份左有，促进剂可用噻唑类与秋兰姆类并用。外胶层硫化体系要根据胶种确定，如是天然橡胶基本同上;如是氯丁橡胶应以金属氧化物硫化。

    4．补强体系选择

    内、外胶层以高耐磨为主体，而擦胶、中间胶以通用型或半补强炭黑为主。

    5．增塑、软化体系选择

    常以松焦油、机油、重油为主体，可适当掺用三线油、六线油。如采用丁腈橡胶、氯丁橡胶必须使用合成树脂类，如邻苯二甲酸二丁酯等。中间胶、擦胶、胶浆胶应适当多加粘合型软化剂，古马龙、松香及RF、RH直接粘合系。

    三、特种胶管的配方设计

    1.耐油胶管：

(1)胶种的选择  

对耐油胶管选用橡胶的原则，应是与输送油类的溶解度参数差距愈大愈好。通常情况下，多以丁腈橡胶为主，或与适量的氯丁橡胶并用，也采用与其他高分子聚合物并用，以获得较好的耐油性能。氯醚橡胶是一种具有良好的耐老化耐油类耐溶剂的胶种，因此可用来制造要求更高的耐油胶管。

(2)硫化体系：

对采用丁腈橡胶配合的耐油胶管胶料，其硫化体系通常以低硫配合效果较好；在丁腈橡胶与氯丁橡胶并用的配方中，若氯丁的使用比例大于大于丁腈时，应根据氯丁橡胶的硫化系统配合为好。氯醚橡胶适用的硫化剂和活化剂有乙烯基硫脲（NA-22）,二硫化吗啡啉，红铅，二乙基二硫代氨基甲酸锌（ZDC）等多种。

 (3)补强及填充剂：

通常选用高耐磨炉黑，或与半补炉黑并用，用量一30－50份为宜。外层胶配方中以半补炉黑为主，用量也适当减少。一般情况下，当补强剂的补强性能越大，其硫化胶抗溶胀性能愈优，耐油性能也有提高。因此，在耐油胶管的胶料配方中，在不影响其性能的前提下，补强剂和填充剂的用量在一定范围内科适当增加。

(4)软化剂：

 在耐油胶管的胶料中，使用的软化剂品种应考虑不溶于被输送介质及无加速橡胶老化的作用。在满足工艺要求的情况下，其用量尽可能的减少。
在丁腈及氯丁橡胶的配合中，通常以酯类增塑剂的效果较好，对采用无芯法生产的胶管或定型性要求较高的胶料，可选用适量的固体软化剂。

2.耐酸碱胶管

(1)胶种的选择 

 可采用丁苯橡胶，氯丁橡胶，可与适量的适量的天然橡胶并用可改善压延，压出及成型工艺性能。对输送腐蚀性较强的耐浓酸碱胶管，可选用丁基橡胶或氯磺化聚乙烯等特种橡胶配合。丁基橡胶除了能够耐较强的无机酸之外，对一般的有机酸也有较好的抗耐作用。氯磺化聚乙烯对很多化学药剂具有很好的抵抗能力，其中包括盐酸 、硝酸 、硫酸等强酸和氢氧钠 、氢氧化钾等强碱液。

(2)硫化体系：

 对于丁苯橡胶，天然橡胶 等通用橡胶配合的胶料，一般可选用低硫（磺）配合为宜，促进剂以噻唑类或次磺酰胺类效果较好。氯磺化聚乙烯选用金属氧化物 有机酸和其他促进剂为硫化体系。常用的促进剂有M,DM,以及乙烯基硫脲和二硫代氨基甲酸盐等。后者是金属氧化物交联系统不可缺少的促进剂。配有氧化镁的硫化胶，耐水性较差（尤其是在高温下），因此不可适用于用于耐稀酸碱的溶液的胶料中。但对70％的硝酸，以及发烟硝酸和发烟硫酸等，含有氧化镁的比氧化铅胶料的抗耐性更好。

3)补强剂及填充剂：

常用的补强剂以半补强炉黑或者高耐磨炉黑；填充剂的使用应注意选择一些在使用条件下能保持惰性的品种，如硫酸钡，陶土粉，滑石粉等，在保证所需物理性能的前提下，适当增加填充剂的用量也可提高耐酸碱的性能。4)软化剂： 酯类软化剂应该尽量少用或不用。选择在酸或碱液中不被水解和抽出，或在在硫化过程中自身进行交联的较为理想。

3.液压胶管

这类胶管主要指钢丝编织或钢丝缠绕结构的高压胶管，由于其使用的条件比较苛刻，对内胶层的胶料，除了具有耐相应的液压介质外，还应具有较高的定伸应力和硬度，以及较低的压缩应力松弛和永久变形等性能。

(1)胶种选择：

内层胶大量使用的还是以丁腈橡胶为主，或与某些高性能的合成树脂并用；对一些输送特殊介质（如；磷酸酯液压油，高温蒸汽等）的高压胶管，其内层胶可选用乙丙橡胶，丁基橡胶或其他特种橡胶。

(2)硫化体系： 

可根据选用的胶种而定，若以丁腈橡胶配合时，其配方设计可类似于耐油胶管，通常也可采用硫磺和促进剂体系。若配用适量的氧化镁可获得较好的耐热性能和抗压缩性能。

(3)补强剂和填充剂：

 一般情况下，可配用高耐磨炉黑，通用炉黑或者两者并用，若配用大量的喷雾碳黑，可获得更为满意的综合机械性能和压出性能。压出的管坯表面光泽性好，可提高胶料的密实性和定型性。

(4)软化剂： 

与耐油胶管基本类似，但软化剂的用量不宜太多。在丁腈橡胶和氯丁橡胶的的配合中，增塑剂的品种以酯类效果好，其中以脂肪二元酸酯类（如癸二酸二辛酯等）的增塑效果及低温性比苯二甲酸酯类（如邻苯二甲酸二丁酯等）更好。在中胶配方中，也有采用防老剂BLE或间甲白体系，以提高胶层与钢丝骨架的结合强度。

4.耐热胶管

1)种的选择  

输送温度在150度蒸汽或过热水的胶管，选择丁苯  或氯丁橡胶，若与适量的天然橡胶并用，可改善胶料的压延压出工艺性能，适当用一些再生胶，有利于提高产品的使用性能。乙丙橡胶和丁基橡胶为最佳的选择，乙丙橡胶在150度以上的工作条件下仍具有优异的耐热性能。可采用丁苯橡胶，氯丁橡胶，可与适量的适量的天然橡胶并用可改善压延，压出及成型工艺性能。

2)硫化体系：

对于丁苯橡胶，天然橡胶等，一般以无硫（磺）或低硫配合为宜；若采用过氧化物交联时，可获得若稳定性更好的交联结构。若用树脂硫化的丁基橡胶其耐热性更优异，但硫化时间较长，且树脂需用量较大。经过卤化的丁基橡胶，用过氧化物活化体系硫化可获得很好的耐热性能。

3)补强剂及填充剂：

常用半补强炉黑或者高耐磨炉黑为宜，也可采用中粒子热裂法碳黑或快压出炉黑。若采用吸水性较小的浅色无机填充剂，其耐热性能可优于碳黑。

4)软化剂：

 一般用石油系高沸点操作油和聚酯类增塑剂较为理想。

5．耐磨胶管

1)胶种的选择：

 一般顺丁橡胶，天然橡胶，丁苯橡胶及异戊橡胶都可选用。其中并用比单用效果好。若以顺丁橡胶或丁苯橡胶并用时，虽然能得到良好的耐磨性能，但工艺性能比较差，而顺丁橡胶（或丁苯橡胶）与天然橡胶并用时，可获得满意的综合效果。聚氨酯橡胶也是也是一种耐磨性优异的胶种，对于要求更高的耐磨胶管可以选用。

2)硫化体系：

一般可以采用硫磺，促进剂配合，若以顺丁橡胶和天然橡胶的配比为70:30时，硫磺的用量以1.2:1.4份较为适宜，促进剂以噻唑类（促进剂M，DM）或次磺酰胺（促进剂CZ,NOBS）效果较好。聚氨酯橡胶硫化体系可以选用过氧化物及二异氰酸酯配合。

3)补强剂及填充剂：

 用细粒子高结构的耐磨炉黑效果较好，特别是在顺丁橡胶用量大的情况下，使用可提高定伸应力和耐磨性，而且压出效果也比较好，表面光滑而且管坯外形稳定性也较好。

6.耐寒胶管

（1）胶管选择：

 一般配以玻璃化温度低和结晶性倾向小的胶钟为宜。如天然橡胶，顺丁橡胶，丁基橡胶，硅橡胶；对于兼有一定耐油性的耐寒胶管，可选用丙烯腈含量较低的丁腈橡胶，也可将天然橡胶（或顺丁橡胶）与少量的氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。

（2）硫化体系：

一般可以采用硫磺，促进剂配合，而不采用无硫（磺）或过氧化物交联。此外对于这类胶料的硫化程度，宜高不宜低。

（3）补强剂及填充剂：

炭黑以软质半补强炉黑或喷雾炭黑为宜；填充剂可适量选用浅色细粒子填料（如活性碳酸钙）用量不宜多。

（4）软化剂：

 用相溶性好，挥发性小，凝固点低低于橡胶玻璃化温度的软化剂，在丁腈橡胶或氯丁橡胶配合中，以酯类增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯及癸二酸二辛酯）的低温效果较好。

7.电绝缘胶管

（1）胶管选择：

选非极性橡胶，例如天然橡胶，丁基橡胶，乙丙橡胶，硅橡胶都可用。选用的橡胶应注意洁净，防止混入禁书杂质。在胶料的配合中含胶率应适当提高。

（2）硫化体系：

以低硫（磺）配合为宜，其中促进剂以噻唑类（如M,DM）的绝缘效果较好。

（3）补强剂及填充剂：

在黑色胶管中，以选用低结构的炭黑为宜，用量不宜过多；填充剂配用陶土粉，滑石粉，云母粉以及碳酸钙等，都有较好的耐电性能。 若不使用炭黑，选用上速无机填料制成的浅色胶管，可获得更为理想的电绝缘效果。

8.导电胶管

与电绝缘胶管相反，胶料选用极性较大的胶钟，（丁腈橡胶，氯丁橡胶）效果较好，填充剂以乙炔炭黑或专用的导电炭黑，并配入适量的金属氧化物（如氧化镁，氧化锌等）均可获得较好的导电性能。