[发明专利]芳纶纤维－硅橡胶布及其生产方法及其在软管道上的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳纶纤维-橡胶复合材料及其生产方法，特别涉及一种芳纶纤维-硅橡胶芳纶纤维-硅橡胶布及其生产方法，还涉及芳纶纤维-硅橡胶布在软管道制作方面的应用。

背景技术

本发明属于高分子复合材料技术领域的综合技术的集成。近年来高分子复合材料的应用范围越来越广，以满足日益增长的高性能要求。高分子材料布用途广泛，芳纶纤维布与硅橡胶复合制成的高分子材料布，是一种新型环保高分子材料布，它是在芳纶纤维布(又称“诺梅克斯布”)的两面附有硅橡胶涂层。硅橡胶分子主链含有硅氧(Si-O)链节的特殊结构，它具有以下性能：1.耐高低温，工作温度范围可达-100～+350℃。2.耐臭氧老化、氧老化、光老化、天候老化。3.优良的电绝缘性。4.生理惰性，对人体无不良影响，无味、无毒。5.特殊的表面性，它疏水，对许多材料不粘，可起隔离作用。6.良好的防霉性。7.抗张强度、抗撕裂强度和耐磨性比天然胶和其他合成胶低得多等等。但其强度低，限制了其在高科技领域的应用。芳纶纤维质轻强度高，是复合材料中的理想骨架材料。以芳纶为基材增强的硅橡胶复合材料则解决了强度问题。芳纶(Nomex)纤维属于芳香族聚酰胺类，为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维。具有优异的耐热性能；良好的阻燃性能和耐化学品性能；具有良好的机械性能；断裂强度高，伸长较大，手感柔软，高温下不软化，不熔融，不焦化，燃烧时烟雾浓度低，且发热量低，耐洗涤，经多次洗涤阻燃性能保持良好，有较好的尺寸稳定性和服用性。芳纶纤维具有无机纤维的机械性能和有机纤维的加工性能。芳纶与橡胶复合的难点在于二者之间的粘合，原因在于芳纶纤维分子链段中有庞大的苯环位阻作用，使得其酰胺基团较难与其他原子或基团发生作用，直接影响了芳纶纤维同橡胶基体的粘合效果，产品在使用中或常常发生芳纶纤维布与硅橡胶涂层驳离的现象。由于所得产品的表面为光面，在层叠堆放时间隙太少，在长期堆放中容易相互粘连。由于在硅橡胶的采用的阻燃剂为含卤阻燃剂，它虽具有优良的阻燃性能，但有卤元素不符合环保要求，无卤阻燃剂虽符合环保要求，但由于其作为硅橡胶的配合剂严重影响扯断强度，使其弱项更加突出。目前高分子材料布一般采用模压成型或压延贴合等成型工艺方法。这种工艺容易使芳纶纤维变形或错位，影响复合材料布的疲劳性能。采用上述工艺方法无法生产出性能优良的芳纶纤维--硅橡胶布。

为改进上述缺点，生产出性能优良的芳纶纤维-橡胶复合材料，本领域的技术人员进行了大量的尝试，如中国专利200410027534.X公开了一种芳纶-橡胶复合材料的制备方法，它包括下述步骤：(1)将芳纶纤维置于介质中，采用超声波通过介质对芳纶纤维进行表面改性；(2)将改性后的芳纶纤维干燥；(3)将芳纶纤维与橡胶硫化粘合，制成芳纶-橡胶复合材料。该专利申请采用超声波对芳纶纤维表面进行改性处理，由于此法对芳纶纤维进行表面改性，需要将芳纶纤维置于液体介质中，且需要对改性后的芳纶纤维进行高温干燥(180℃，20分钟)。使用此方法存在以下问题：1、工艺过程复杂，对芳纶纤维进行表面高温处理会使其综合性能降低。2、增加一道超声波处理工序，成本增加。3、此方法由于采用在介质中进行超声波的加工方式，表面处理需要以展开的方式在容器中进行，既耗时又对设备、场地等条件有严格要求，只能进行小规模生产，不适应于大批量大规模工业化生产，如生产长度在百米以上的布，其表面处理难度很大，且难以达到涂层均匀效果，二者的粘合效果也不理想，合格率很低，不能实现工业化生产。

制作软连接管道是高分子材料布的主要用途之一。软连接管道要求布柔软可塑性好，它被加工成适用于不同场合的可规格和形状；可承受纵横向力，抗扭、抗拉性能好，密封性好，具有补偿位移，纠正偏差，吸振消噪功能，承动载荷能力强，可以抗各种化学物质的腐蚀，介质相容广，可抗高温、耐低温，防火，耐天候有很长的使用寿命年限。

主要用于：1、动态物与动态物之间；2、动态物与静态物之间；3、拐弯连接等。例如，机车牵引电机过渡风道是用于联接牵引电机和车体通风口的管道，由于其是在高速行驶的机车上使用，是在动态条件下使用，风道进出口之间存在错位、偏移、扭转、拉伸、压缩现象，因此机车牵引电机过渡风道必须为软联接管道，按机车配件的国际标准，牵引电机过渡风道必须满足下述性能要求：

1、在4000Pa的压力下不漏风，节能；

2、低烟、无卤、阻燃的环保要求；

3、耐候性达到-60℃～200℃之间，耐水，在低温下不发生脆裂、硬化，在高温下不老化；

4、吸振、消噪、隔振；防止风口产生二次噪音；