專利名稱：：對位芳族聚酰胺通風管及其應用，以及對位芳族聚酰胺在通風管中的應用的制作方法
技術領域：
：本發明涉及對位芳族聚酰胺的應用。更具體地說，涉及包含對位芳族聚酰胺的通風管及其應用，以及對位芳族聚酰胺在通風管中的應用。
背景技術：
：通風管通常用于礦井或其它區域中以將新鮮的空氣引入工作區域中并將廢氣交換出去，所述廢氣可以是空氣與一些易燃、易爆炸且有毒的氣體的混合物。在爆炸性采礦作業中，通風管置于爆炸點的前面，以用新鮮的空氣快速地稀釋易燃、易爆且有毒的氣體。因此，通風管的材料要求具有耐爆炸性、耐沖擊性、耐切割性和阻燃性，以將事故減到最少。常規的用于爆炸性礦井中的通風管使用玻璃纖維、聚酯纖維、聚乙烯醇(維尼綸)纖維等作為增強骨架材料。玻璃纖維具有較高的拉伸強度，但是其織物的撕裂強度較差。有機纖維如聚酯纖維、維尼綸纖維非常柔韌，但是它們的拉伸強度不高，并且不阻燃。因此，這些常規的用于通風管的材料的壽命非常短，故發生事故的危險非常高。迄今為止，現有技術中尚未制造出同時具有非常高的拉伸強度、撕裂強度、柔韌性和阻燃性，對爆炸沖擊具有良好的耐受性的通風管。因此，本領域迫切需要開發一種同時具有非常高的拉伸強度、撕裂強度、柔韌性和阻燃性，對爆炸沖擊具有良好的耐受性的通風管。
發明內容本發明的目的就是提供一種同時具有非常高的拉伸強度、撕裂強度、柔韌性和阻燃性，對爆炸沖擊具有良好的耐受性的通風管，該通風管可很好地應用于爆炸性采礦區域中。一方面，本發明提供了一種通風管，它包括.-包含對位芳族聚酰胺纖維的織物層；以及涂覆在所述織物層內部和/或外部的聚合物或聚合物共混物層。在一個優選的實施方式中，所述對位芳族聚酰胺選自聚對苯二甲酸對苯二胺(即，聚對苯二甲酰對苯二胺)、聚對苯二甲酸對苯二胺的共聚物、聚對苯甲酰胺、聚對苯甲酰胺的共聚物、聚砜酰胺、聚砜酰胺的共聚物、以及它們的混合物。在另一個優選的實施方式中，所述聚合物包括聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯丁橡膠、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、氯醚橡膠、氯磺化聚乙烯、氟橡膠、硅橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、環氧樹脂、酚醛樹脂等以及它們的混合物；所述聚合物共混物包括所述聚合物與選自下組的至少一種物質的共混物溶劑、增塑劑、填充劑、阻燃劑、硫化劑、防老劑、硫化促進劑、抗氧化劑、增強改性劑、增韌改性劑、防焦劑、抗紫外光穩定劑、抗靜電劑、觸變劑、熱穩定劑和潤滑劑。在另一個優選的實施方式中，所述織物層中的至少一個編織方向由100%對位芳族聚酰胺纖維構成，或者由5-100%對位芳族聚酰胺纖維與0-95%其它纖維的混合紗構成，其中，所述其它纖維包括玻璃纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、棉纖維、維尼綸纖維、人造絲纖維、粘膠纖維、氨綸纖維、氯綸纖維、腈綸纖維、玄武巖纖維、對位芳族聚酰胺短纖維、聚酯短纖維、聚酰胺短纖維、聚乙烯醇短纖維、玻璃短纖維、人造絲短纖維、維尼綸短纖維、粘膠短纖維、氨綸短纖維、氯綸短纖維、腈綸短纖維、以及它們的混合物。在另一個優選的實施方式中，所述100%對位芳族聚酰胺纖維或者混合紗是加捻的或不加捻的；所述加捻的100%對位芳族聚酰胺纖維或混合紗的加捻系數是0-25，其中，加捻系數定義如下加縣數=絲加飾^^73式中，旦尼爾數是指每9000米纖維的質量，以克計。na,J,.、山A"c:r"、_ii/.門1"p=j/,7^rCn/'士^;丄/山〕口cin住力一'1、邁H'、J頭刀祖刀工、T，尸/T訟y、'矽J乂云。勺Sil口JW外IH1-乂'l干5蟲乂夂人_]3000N/50腿。在另一個優選的實施方式中，所述織物層與聚合物或聚合物共混物層之間的粘合強度大于20N/25mm。另一方面，本發明涉及上述通風管在易于發生爆破或爆炸的地點中的應用。在一個優選的實施方式中，所述發生爆破或爆炸的地點是礦井或坑道。再一方面，本發明涉及對位芳族聚酰胺纖維在通風管中的應用。圖1是根據本發明一個實施方式的聚合物或聚合物共混物層涂覆在包含對位芳族聚酰胺纖維的織物層的外部的通風管結構的截面圖。圖2是根據本發明另一個實施方式的聚合物或聚合物共混物層涂覆在包含對位芳族聚酰胺纖維的織物層的內部的通風管結構的截面圖。圖3是根據本發明再一個實施方式的聚合物或聚合物共混物層涂覆在包含對位芳族聚酰祐纖維的織物層的外部和內部的通風管結構的截面圖。本領域技術人員應當理解，圖1-3中所示的大小及比例并不代表實際的大小和比例。具體實施例方式本發明的發明人在進行了廣泛而深入的研究之后發現，對位芳族聚酰胺纖維是強度非常高的有機纖維，它本身具有阻燃性，極限氧指數為29，在從火中取出后具有良好的自熄性；其織物具有柔韌性，在經向和諱向都具有非常高的強度，包括拉伸強度和撕裂強度；故其非常適于用作用在爆炸性礦井中的通風管的增強骨架材料；與常規的玻璃纖維、維尼綸纖維或聚酯纖維產品相比，能顯著改善發生爆炸或爆破的地下環境中的安全性。基于上述發現，本發明得以完成。在本發明的第一方面，提供了一種通風管，所述通風管包括包含對位芳族聚酰胺纖維的織物層；以及涂覆在所述織物層內部和/或外部的聚合物或聚合物共混物層。在本發明中，對位芳族聚敲胺是指ISO2076中定義的"para-ararmd"纖維，即，由酰胺鍵或酰亞胺鍵連接的芳香基團組成的線性聚合物，其中至少85%的酰胺鍵或酰亞胺鍵與芳香環直接連接，例如含有酰亞胺鍵，其數目不超過酰胺鍵。可用于本發明中的對位芳族聚酰胺沒有特別的限制，可以是常規的對位芳族聚酰胺，其代表性的例子包括，但不限于聚對苯二甲酸對苯二胺，例如Kevla滯、Twaron、Heracron、Terlon禾aTervar、及其類似物；聚對苯二甲酸對苯二胺的共聚物，例如Technora、SVM、Armos和Rusar、及其類似物；聚對苯甲酰胺；聚對苯甲酰胺的共聚物；聚砜酰胺、聚砜酰胺的共聚物、以及它們的混合物。可用于本發明中的對位芳族聚酰胺可包括由以下分子式所示的結構組成的物質，但不僅限于這些具體的例子<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>式中，m和n表示上述結構單元在該分子鏈中的個數，或稱聚合度，對m和n的數值沒有特別的限制，可以是0、1、2或其它整數。在本發明的一個實施方式中，所述對位芳族聚酰胺纖維的織物層可以是連續編織的無縫風筒，也可以是由織物經縫接成的有縫風筒。可用于本發明中用于涂覆的聚合物沒有特別的限制，可以是本領域常用的聚合物，其代表性的例子包括，但不限于聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯丁橡膠、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、氯醚橡膠、氯磺化聚乙烯、氟橡膠、硅橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、環氧樹脂、酚酸樹脂、以及它們的混合物；所述聚合物的共混物可包括所述聚合物與選自下組的至少一種常規物質的共聚物溶劑、增塑劑、填充劑、阻燃劑、硫化劑、防老劑、硫化促進劑、抗氧化劑、增強改性劑、增韌改性劑、防焦劑、抗紫外光穩定劑、抗靜電劑、觸變劑、熱穩定劑和潤滑劑。在本發明中，所述聚合物或聚合物共混物層可通過本領域常規的涂覆方法涂覆在所述織物層的內部和/或外部，所述涂覆方法包括，但不限于浸漬、涂刷和壓延。可用于本發明中用于涂覆的聚合物在織物層上的涂覆厚度沒有特別的限制。在本發明的另一個實施方式中，所述通風管還可以包括一覆蓋層。在本發明的另一個實施方式中，所述織物層的編織工藝與方式沒有特別的限制，可以是本領域常用的任何編織工藝，如針織、梭織等。在本發明的另一個實施方式中，所述織物層的結構沒有特別的限制，可以是本領域常用的任何結構，如平紋、緞紋、斜紋、破斜紋、席紋、牛津、多軸向織物，直經直緯、整芯結構等以及它們的任何變化組織。在本發明的另一個實施方式中，所述織物層的結構在不同方向的密度，如經向和緯向的密度，也即單位寬度內的紗線根數，沒有特別的限制，可以是相同的，也可以是不同的。在本發明的另一個實施方式中，所述構成織物層不同方向的纖維的單紗直徑，如經向纖維的單紗直徑和瑋向纖維的單紗直徑，沒有特別的限制，可以是相同的，也可以是不同的。在本發明的另一個實施方式中，所述織物層至少有一個編織方向，如經向或緯向，可由100%對位芳族聚酰胺纖維構成，或者可由5-100%(優選為20-100%，更優選為50-100%)對位芳族聚酰胺纖維與0-95%(優選為0-80%，更優選為0-50%)其它纖維的混合紗構成，其中，所述其它纖維可包括，但不限于玻璃纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、棉纖維、維尼綸纖維、人造絲纖維、粘膠纖維、氨綸纖維、氯綸纖維、腈綸纖維、玄武巖纖維、對位芳族聚酰胺短纖維、聚酯短纖維、聚酰胺短纖維、聚乙烯醇短纖維、玻璃短纖維、人造絲短纖維、維尼綸短纖維、粘膠短纖維、氨綸短纖維、氯綸短纖維、腈綸短纖維、以及它們的混合'切。在本發明的另一個實施方式中，所述100%對位芳族聚酰胺纖維或者混合紗可以是加捻的或未加捻的；所述加捻的100%對位芳族聚酰胺纖維或者混合紗的加捻系數是0-25，優選為O-IO，更優選為0-5，最優選為0-3，其中，加捻系數定義如下加捻系數-每米加捻跑^1^73式中，旦尼爾數為每9000米纖維的質量，以克計。所述加捻系數也可用適用本領域的任何其它計算方法來計算。在本發明的另一個實施方式中，所述織物層的經向和諱向拉伸強度大于3000N/50mm，優選的是大于4000N/50mm，更優選的是大于5000N/50mm。在本發明的另一個實施方式中，所述織物層與聚合物或聚合物共混物層之間的粘合強度大于20N/25mm，優選的是大于25N/25mm，更優選的是大于30N/25mm。以下參看附圖。如圖1所示，根據本發明的一個實施方式的通風管結構，聚合物或聚合物共混物層20涂覆在織物層10的外部。如圖2所示，根據本發明的另一個實施方式的通風管結構，聚合物或聚合物共混物層20涂覆在織物層10的內部。如圖3所示，根據本發明的再一個實施方式的通風管結構，聚合物或聚合物共混物層20分別涂覆在織物層IO的外部和內部，其中，分別涂覆在內部和外部的聚合物或聚合物共混物層可以是相同的或不同的。在本發明的第二方面，涉及上述通風管在易于發生爆破或爆炸的地點中的應用。在本發明的一個實施方式中，所述發生爆破或爆炸的地點可以是礦井或坑道。在本發明的第三方面，涉及對位芳族聚酰胺纖維在通風管中的應用。本發明的主要優點在于本發明的通風管同時具有非常高的拉伸強度、撕裂強度、柔韌性和阻燃性，對爆炸沖擊具有良好的耐受性，可很好地應用于爆炸性采礦區域中。下面結合具體的實施例進一步闡述本發明。但是，應該明白，這些實施例僅用于說明本發明而不構成對本發明范圍的限制。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數按重量計。實施例實施例1-6:拉伸強度測試(測試標準MT383-1995中的HG/T2580-1994(代替GB5572)，等同ISO1421)將通風管中的織物層(通風管布)分別沿經向和緯向裁成50mm寬的布條，然后在Instron⑧拉伸試驗機(購自Instron公司，Norwood,MA，USA)上進行拉伸試驗，拉伸試驗機自動記錄斷裂破壞時需要的最大力值。撕裂強度測試(測試標準ASTMD5587)將通風管中的織物層(通風管布)分別沿經向和緯向裁成150mmX75mm寬的布條，然后在150mm的長邊的中間沿垂直于長邊的方向預制缺口。接著將試樣夾持在拉伸試驗機上，缺口方向平行于水平方向，缺口上下兩端夾在夾具中，然后啟動拉伸試驗機進行撕裂實驗。拉伸自動記錄斷裂破壞時需要的最大力值。下表1中示出了實施例1-6中的測試結果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在撕裂測試中，因Kevla煩布的撕裂強度太高，布樣無法撕裂，而是纖維從布中抽出來。所以只能用大于測到的強力值表示。上表1中示出了布樣在涂覆之前的拉伸強度數據。從上表1中可以明顯地看出，在單位面積重量接近的情況下(實施例1與實施例3對比，以及實施例2與實施例5對比)，Kevla應通風管布的拉伸強度遠遠大于常規的玻纖布和玻棉混織布的強度。如果提高Kevlai逸的單位面積重量，可以提高其拉伸強度。例如，實施例4的Kevla煩布B的單位面積重量僅為實施例1的純玻璃纖維布的約2.2倍，但其拉伸強度卻高近9倍。這表明在達到同樣強度的情況下，用Kevla漲可以大大減輕通風管產品的重量；或者，在同樣重量的情況下，Kevla煩通風管產品可以實現很高的強度等級。實施例7-12:實施例7-12測定了實施例1-6中的樣品在涂覆之后的性能。涂覆過程為將布樣平攤，將聚氯乙烯糊倒在布樣的一端，然后用控制厚度的手動涂布機將聚氯乙烯糊刮涂在布樣的表面。然后將該樣品放入168°C的烘箱塑化7分鐘后取出。將涂覆過的布裁成所需的拉伸試樣和撕裂試樣進行測試。下表2中示出了實施例7-12中的測試結果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>在撕裂測試中，因Kevlai切布B的撕裂強度太高，布樣無法撕裂，而是纖維從布中抽出來。所以只能用大于測到的強力值表示。從上表2中可以看出，在坯布單位面積重量接近的情況下，涂覆的Kevlar0布的經向和諱向拉伸強度和撕裂強度遠遠高于玻璃纖維布和玻棉混織布的強度。實施例13:與聚氯乙烯糊涂層的粘合強度測試(測試標準MT383-1995中的HG/T3052(代替GB10720)，等同ISO2411)將通風管中的織物(Kevlar⑧布)層用聚氯乙烯涂覆后，貼合未硫化的丁腈橡膠在涂覆面上，然后在165。C下硫化。接著，從硫化試樣上裁取寬25mm的試樣，沿寬度方向小心割透處于織物與丁腈橡膠之間的涂覆層，然后在Instron⑧拉伸試驗機上一端夾住橡膠，一端夾住織物進行剝離。聚氯乙烯與丁腈橡膠有良好的相容性，因此一般情況下產生織物與聚氯乙烯涂覆層之間的剝離。拉伸試驗機會自動記錄產生的剝離強度，也即粘合強度。下表3中示出了實施例13中的測試結果。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從上表2中可以看出，Kevlai詢布與聚氯乙烯涂層的粘合強度高于行業標準所規定的一級品標準。雖然為了清楚和理解的目的，已對本發明進行了詳細的描述，但是在閱讀了本申請說明書之后，本領域技術人員將會明白，在不偏離本發明的精神和實質的前提下，可以對本發明進行各種修改和改變，這些修改和改變均落入所附權利要求書及其等價內容所包括的范圍之內。權利要求1.一種通風管，它包括包含對位芳族聚酰胺纖維的織物層；以及涂覆在所述織物層內部和/或外部的聚合物或聚合物共混物層。2.如權利要求l所述的通風管，其特征在于，所述對位芳族聚酰胺選自聚對苯二甲酸對苯二胺、聚對苯二甲酸對苯二胺的共聚物、聚對苯甲酰胺、聚對苯甲酰胺的共聚物、聚砜酰胺、聚砜酰胺的共聚物、以及它們的混合物。3.如權利要求1或2所述的通風管，其特征在于，所述聚合物包括聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯丁橡膠、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、氯醚橡膠、氯磺化聚乙烯、氟橡膠、硅橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、環氧樹脂、酚醛樹脂、以及它們的混合物；所述聚合物共混物包括所述聚合物與選自下組的至少一種物質的共混物溶劑、增塑劑、填充劑、阻燃劑、硫化劑、防老劑、硫化促進劑、抗氧化劑、增強改性劑、增韌改性劑、防焦劑、抗紫外光穩定劑、抗靜電劑、觸變劑、熱穩定劑和潤滑劑。4.如權利要求l所述的通風管，其特征在于，所述織物層中的至少一個編織方向由100%對位芳族聚酰胺纖維構成，或者由5-100%對位芳族聚酰胺纖維與0-95%其它纖維的混合紗構成，其中，所述其它纖維包括玻璃纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、棉纖維、維尼綸纖維、人造絲纖維、粘膠纖維、氨綸纖維、氯綸纖維、腈綸纖維、玄武巖纖維、對位芳族聚酰胺短纖維、聚酯短纖維、聚酰胺短纖維、聚乙烯醇短纖維、玻璃短纖維、人造絲短纖維、維尼綸短纖維、粘膠短纖維、氨論短纖維、氯綸短纖維、腈綸短纖維、以及它們的混合物。5.如權利要求4所述的通風管，其特征在于，所述100%對位芳族聚酰胺纖維或者混合紗是加捻的或不加捻的；所述加捻的100%對位芳族聚酰胺纖維或混合紗的加捻系數是0-25，其中，加捻系數定義如下丄..w氣每米加捻敘v旦尼爾數<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中，旦尼爾數是指每9000米纖維的質量，以克計。6.如權利要求l所述的通風管，其特征在于，所述織物層的經向和緯向拉伸強度大于3000N/50mm。7.如權利要求l所述的通風管，其特征在于，所述織物層與聚合物或聚合物共混物層之間的粘合強度大于20N/25mm。8.權利要求1的通風管在易于發生爆破或爆炸的地點中的應用。9.如權利要求8所述的應用，其特征在于，所述發生爆破或爆炸的地點是礦井或坑道。10.對位芳族聚酰胺纖維在通風管中的應用。全文摘要本發明提供了一種通風管，它包括包含對位芳族聚酰胺纖維的織物層；以及涂覆在所述織物層內部和/或外部的聚合物或聚合物共混物層。所述通風管同時具有非常高的拉伸強度、撕裂強度、柔韌性和阻燃性，對爆炸具有良好的耐受性，可很好地應用于爆炸性采礦區域中。本發明還涉及上述通風管在易于發生爆破或爆炸的地點中的應用，以及對位芳族聚酰胺纖維在通風管中的應用。文檔編號E21F1/04GK101285544SQ20071009713公開日2008年10月15日申請日期2007年4月12日優先權日2007年4月12日發明者張誠修,毛曉丹,毛維濤,黎學東申請人:E.I.內穆爾杜邦公司