一种橡胶软管的制作方法

本实用新型涉及胶管领域，具体而言，本实用新型涉及一种橡胶软管。

背景技术：

橡胶软管作为汽车上不可缺少的非金属部件，可以作为管路输送冷却液、热空气、各种油介质等。为了保证胶管良好的柔韧性同时满足不同形状和用途的汽车管路的需要，通常采用合成纤维作为胶管骨架层来提高胶管的耐压性，而这也进一步使得胶管能够符合在日常耐压使用过程中的相关技术参数要求。

目前，常用的合成纤维有尼龙、聚酯和芳纶纤维。尼龙纤维具有较高的强度和良好的耐疲劳性能，但其模量低，变形大，尺寸稳定性差，耐热性能差，当使用温度达到120℃以上时，就产生明显的热收缩以及材料强度下降。聚酯纤维价格便宜、尺寸稳定性较好，是当今胶管骨架材料采用的主流纤维，但聚酯纤维强度低，耐热性能差，当使用温度达到150℃时，聚酯纤维强度就会有严重的损失。芳纶纤维由于在大分子长链中引入了苯环，使得分子链柔性减小，刚性增大，纤维的强度、模量、耐热性和尺寸稳定性都显著提高，因而，将芳纶纤维用作橡胶软管的骨架材料已渐成主流。其中，常用的芳纶纤维有芳纶1414和芳纶1313。芳纶1414断裂强度达19.5～22.0cN/dtex，弹性模量达475～600cN/dtex，其模量约为尼龙纤维的10～12倍，聚酯纤维的5～6倍；同时，芳纶1414的持续使用温度达180℃，能够满足大多情况的使用要求。

但是，随着汽车向高速化、高功能化方向的发展，同时也为了进一步使得燃油燃烧完全，进而实现环境保护，因而越来越多的发动机中使用了涡轮增压装置。涡轮增压装置的设置给胶管提出了更高的耐温、耐疲劳等理化性能的要求。由于涡轮增压装置中的温度较高，有时温度甚至达到200℃以上，因而这也使得涡轮增压装置中的胶管能够耐受200℃以上的高温。然而，芳纶1414在200℃条件下经受168小时后，其强度损失率会达50％以上；同时，由于芳纶1414的刚性大，弹性模量高，柔韧性低，在胶管脉冲循环过程中容易对橡胶层造成磨损，导致胶层的崩裂而失效。同样的，虽然芳纶1313能够满足更高的耐热等级要求，持续使用温度达210℃，并具有良好的柔顺性和优异的耐疲劳性能，但其强度低、形变量大，导致胶管的爆破压力较低，另外，芳纶1313长丝的合成和加工条件苛刻，成本高，用其做骨架层制备的胶管价格昂贵，也很难在汽车主机厂中进行推广和应用。

因此，开发一种新型具有较好耐温性能，且理化性能优异的材料作为骨架材料，并进一步制备具有良好性能汽车橡胶软管，日益成为研发的重点所在。

有鉴于此，特提出此实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的在于提供一种橡胶软管，所述橡胶软管以耐高温、力学性能好且价格更为适中POD纤维材料为骨架材料，因而所制得的橡胶软管具有优异的耐疲劳压力脉冲性能以及较高的爆破压力，从而可以解决现有技术中胶管无法满足高温长时间使用的技术问题。

为了实现本实用新型目的，特采用以下技术方案：

一种橡胶软管，所述橡胶软管由内层至外层依次为内胶层、骨架层以及外胶层；其中，所述骨架层为POD纤维材料层。

本实用新型中，所述POD纤维(即聚芳噁二唑纤维)，是一种由五元环和苯环交替共轭形成稳定结构的聚合物，POD中的特殊骨架结构也使得其分子链具有良好的刚性、优异的热稳定性能和良好的力学性能，而未完全环化的酰肼柔性基团保证了纤维的柔性和加工性；同时，噁二唑、酰肼活性基团更是使得纤维与橡胶之间具有良好的粘接性能。POD长丝纤维的长期使用温度达250℃，最高使用温度达330℃；进一步的，POD纤维的密度低，强度和模量均优于芳纶1313，而且其成本只有芳纶1313的1/3。进一步的，本实用新型中，通过使用具有优异的稳定性、加工性、力学性能以及耐高温性能的POD纤维作为骨架层材料，因而进一步所制得的橡胶软管也具有良好的耐热性、耐疲劳压力脉冲性能等理化性能。

可选的，本实用新型中，所述内胶层的内直径为5－70mm。

可选的，本实用新型中，所述内胶层为乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、氯化聚乙烯橡胶(CM)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、(卤化)丁基橡胶(XIIR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、乙烯－丙烯酸酯橡胶(AEM)、氟橡胶(FKM)、氟硅橡胶(FVMQ)、硅橡胶(VMQ)以及氯醇橡胶(ECO)中的一种或几种制成的复合层。

本实用新型中，通过对内胶层材料的选择和调整，选择具有较好的机械性能和加工性能，且与POD纤维层具有较好粘合性能的材料作为内胶层材料，从而可以提高所制得的橡胶软管的耐热性以及耐疲劳压力脉冲性能的同时，还能够提高所制得的橡胶软管的结构整体性。

可选的，本实用新型中，所述内胶层为氯化聚乙烯橡胶(CM)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、乙烯－丙烯酸酯橡胶(AEM)、氟橡胶(FKM)、氟硅橡胶(FVMQ)以及硅橡胶(VMQ)中的一种或几种制成的复合层。

本实用新型中，通过对内胶层材料的进一步选择和优化，选择性能更加优异的材料作为内胶层材料，从而进一步提高所制得的橡胶软管的耐热性以及耐疲劳压力脉冲性能等理化性能。

可选的，本实用新型中，所述内胶层的厚度为0.5－6mm；优选的，本实用新型中，所述内胶层的厚度为0.8－5mm。

本实用新型中，通过对内胶层厚度的调整和优化，从而可以使得内胶层能够有效阻隔所传导的介质的同时，还不会由于内胶层过厚而导致的橡胶软管过厚而使其不适用于汽车管路中。

可选的，本实用新型中，所述内胶层、骨架层以及外胶层均为同轴设置，且所述各层之间相互粘结。

本实用新型中，通过对所述胶管中各层位置以及粘合结构的进一步调整和优化，从而进一步提高了本实用新型胶管的整体性，同时也提高了胶管的机械性能。

可选的，本实用新型中，所述骨架层为针织结构，并包覆在所述内胶层表面。

本实用新型中，通过对骨架层形状和结构的进一步选择和调整，从而可以进一步提高所制得的橡胶软管的结构整体性。进一步的，本实用新型中，由于针织结构中交织点比较稀疏，胶管的内层胶、外层胶可以透过针织物结构的网孔相互粘结，使得胶管各层之间的附着力明显提高，进而能够提高所制得的橡胶软管的整体性；同时，针织胶管管体轻便柔软，弯曲性能和耐疲劳性能优异。

可选的，本实用新型中，所述外胶层为乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、氯化聚乙烯橡胶(CM)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、(卤化)丁基橡胶(XIIR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、乙烯－丙烯酸酯橡胶(AEM)、氟橡胶(FKM)、氟硅橡胶(FVMQ)、硅橡胶(VMQ)以及氯醇橡胶(ECO)中的一种或几种制成的复合层。

本实用新型中，通过对外胶层材料的选择和调整，选择具有较好的机械性能和加工性能，且与POD纤维层具有较好粘合性能的材料作为内胶层材料，从而可以提高所制得的橡胶软管的耐热性以及耐疲劳压力脉冲性能的同时，还能够提高所制得的橡胶软管的结构整体性。

可选的，本实用新型中，所述外胶层为氯化聚乙烯橡胶(CM)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、乙烯－丙烯酸酯橡胶(AEM)以及硅橡胶(VMQ)中的一种或几种制成的复合层。

本实用新型中，通过对外胶层材料的进一步选择和优化，选择性能更加优异的材料作为外胶层材料，从而进一步提高所制得的橡胶软管的机械性能。

可选的，本实用新型中，所述外胶层的厚度为0.5－6mm；优选的，本实用新型中，所述外胶层的厚度为0.8－5mm。

本实用新型中，通过对外胶层厚度的调整和优化，从而可以在提高所制得橡胶软管的机械强度的同时，还不会由于外胶层过厚而导致的橡胶软管过厚而使其不适用于汽车管路中。

可选的，本实用新型中，所述外胶层的外表面还设置有1－2层复合层；其中，所述复合层为双层结构，其内层为POD纤维层；其外层为氯化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙烯－丙烯酸酯橡胶以及硅橡胶中的一种材料层。

可选的，本实用新型中，所述复合层内层为针织结构，并包覆所述在内胶层表面。

可选的，本实用新型中，所述复合层外层的厚度为0.5－6mm；优选的，本实用新型中，所述复合层外层的厚度为0.8－5mm。

本实用新型中，通过进一步在外胶层外表面设置复合层，从而可以进一步提高所制得的橡胶软管的耐热性以及耐疲劳压力脉冲性能等理化性能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型中，通过使用POD纤维材料作为骨架层材料，从而可以提高胶管的耐热性、耐疲劳压力脉冲性能等性能。所述橡胶软管即使在长时间的高温条件下，仍能够保持良好的物理性能；

(2)本实用新型中，通过对内胶层以及外胶层材料的选择和调整，从而提高了本实用新型橡胶软管结构的整体性，并提高了橡胶软管的机械性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型橡胶软管主视图，所述橡胶软管由内到外依次为：

1－内胶层，2－骨架层，3－外胶层；

图2为本实用新型带有复合层的橡胶软管的主视图，所述橡胶软管由内到外依次为：

1－内胶层，2－骨架层，3－外胶层，4－复合层内层，5－复合层外层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本实用新型中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1，本实用新型所提供的橡胶软管，包括：内胶层1、骨架层2以及外胶层3；

其中，所述骨架层2为POD纤维材料层。

请参考图1，在本实用新型的另一个方案中，该橡胶软管包括：内胶层1、骨架层2以及外胶层3；

其中，所述内胶层1为丙烯酸酯橡胶层，骨架层2为POD纤维材料层，外胶层3为丙烯酸酯橡胶层。

请参考图1，在本实用新型的又一个方案中，所述橡胶软管包括：内胶层1、骨架层2以及外胶层3；

其中，所述内胶层1为氯化聚乙烯橡胶层，骨架层2为POD纤维材料层，外胶层3为氯化聚乙烯橡胶层；

进一步的，所述内胶层1的厚度为3mm，外胶层3的厚度为3mm。

请参考图1，在本实用新型的一个优选方案中，所述橡胶软管包括：内胶层1、骨架层2以及外胶层3；

其中，所述内胶层1为丙烯酸酯橡胶层，骨架层2为POD纤维材料层，外胶层3为丙烯酸酯橡胶层；所述骨架层2为针织结构，并且包覆在内胶层1表面；

进一步的，所述内胶层1的厚度为3mm，外胶层3的厚度为3mm。

请参考图2，本实用新型所提供的带有复合层的橡胶软管，其包括：内胶层1、骨架层2、外胶层3、复合层内层4以及复合层外层5；

其中，所述骨架层2为POD纤维材料层，复合层内层4为POD纤维材料层，复合层外层5为乙烯－丙烯酸酯橡胶层。

请参考图2，本实用新型所提供的另一个方案中，所述带有复合层的橡胶软管包括：内胶层1、骨架层2、外胶层3、复合层内层4以及复合层外层5；

其中，所述骨架层2为POD纤维材料层，复合层内层4为POD纤维材料层，复合层外层5为乙烯－丙烯酸酯橡胶层；

同时，所述内胶层1的厚度为0.8mm，所述外胶层3的厚度为0.8mm。

进一步的，所述复合层内层4为针织结构，且覆盖外胶层3；所述复合层外层5的厚度为0.8mm。

此外，在进一步优选的方案中，通过挤压、编织以及包覆的方法制备图1所示的橡胶软管，其中，所述橡胶软管由内至外依次为内胶层1、骨架层2以及外胶层3，即为实施例1。其中，所述内胶层1为丙烯酸酯内胶层，其厚度为3mm；所述骨架层2为POD纤维材料骨架层；所述外胶层3为丙烯酸酯外胶层，其厚度为3mm。

最后，在又一个优选方案中，通过挤压、编织、包覆以及再次编织、再次包覆的方法制备图2所示的橡胶软管，其中，所述橡胶软管由内至外依次为内胶层1、骨架层2、外胶层3、复合层内层4、复合层外层5，即为实施例2。其中，所述内胶层1为丙烯酸酯内胶层，其厚度为2mm；所述外胶层3位丙烯酸酯外胶层，其厚度为2mm；所述复合层外层5为丙烯酸酯复合层外层，其厚度为2mm。

同时，通过挤压、编织以及包覆的方法，制备由内层至外层分别为丙烯酸酯内层、杜邦nomex芳纶线骨架层以及丙烯酸酯外层的橡胶软管，即为对比例1。其中，所述丙烯酸酯内层和丙烯酸酯外层的厚度均为3mm。

进一步的，同时，通过挤压、编织以及包覆的方法，制备由内层至外层分别为丙烯酸酯内层、杜邦kevlar芳纶线骨架层以及丙烯酸酯外层的橡胶软管，即为对比例2。其中，所述丙烯酸酯内层和丙烯酸酯外层的厚度均为3mm。

接着，对实施例1、2以及对比例1、2所制得的橡胶软管进行性能测试，结果如下所示：

由对比数据可以看出，本实用新型实施例的产品具有优异的粘接性能和耐疲劳压力脉冲性能；与对比例的产品相比，本实用新型实施例产品具有较高的爆破压力和较小的外径膨胀率，能够保持良好的尺寸稳定性；此外，实施例中所制备的胶管，具有良好的弯曲性能和装配性；制造成本低。

另外，以实施例1为例，对本实用新型橡胶软管的具体制备方法步骤介绍如下：

①将混炼均匀的丙烯酸酯混炼胶放入直型120挤出机喂料口，选择合适的机针、口型，挤出内直径为50mm的内胶层，控制挤出速度为4±0.5米/分钟，管坯壁厚均匀；

②选择线密度为2000dtex、捻度为80±10的POD纤维，采用24针针织机在内胶层表面进行平针针织，控制每股纤维承受的张力大小一致，网花数为3.5±0.5个/cm，针织机转速为150±30转/分钟；

③将混炼均匀的丙烯酸酯混炼胶放入T型120挤出机喂料口，选择合适的机针、口型，在POD纤维针织层表面包覆外胶层，控制管坯壁厚均匀；

④将半成品套在相应规格的芯棒上，在170℃的蒸汽硫化罐中进行一次硫化，时间为20分钟，将一次硫化好的胶管从芯棒上脱下来，清洗，然后在180℃的烘箱中进行二次硫化定型，时间为2小时，切除料头，既得成品。

同时，对本实用新型对比例中橡胶软管的制备方法步骤介绍如下：

①将混炼均匀的丙烯酸酯混炼胶放入直型120挤出机喂料口，选择合适的机针、口型，挤出内直径为50mm的内胶层，控制挤出速度为4±0.5米/分钟，管坯壁厚均匀；

②选择线密度为1320dtex＊2的杜邦nomex芳纶线(即为对比例1)或密度为2500dtex的杜邦kevlar芳纶线(即为对比例2)，采用24针针织机在内胶层表面进行平针针织，控制每股纤维承受的张力大小一致，网花数为3.5±0.5个/cm，针织机转速为150±30转/分钟；

③将混炼均匀的丙烯酸酯混炼胶放入T型120挤出机喂料口，选择合适的机针、口型，在针织层表面包覆外胶层，控制管坯壁厚均匀；

④将半成品套在相应规格的芯棒上，在170℃的蒸汽硫化罐中进行一次硫化，时间为20分钟，将一次硫化好的胶管从芯棒上脱下来，清洗，然后在180℃的烘箱中进行二次硫化定型，时间为2小时，切除料头，既得成品。

本实用新型所提供的橡胶软管具有良好的耐热性、耐疲劳压力脉冲性能等性能，即使在长时间的高温条件下，仍能够保持良好的物理性能，适于作为连接管路并用于涡轮增压等汽车装置中。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些变化和修改。