PEN纖維在疏浚膠管中的應用方向芻議

王素菊

摘 要：隨著經濟的迅速發(fā)展以及科技水平的不斷提高，我國的化工產業(yè)也取得了很大進步，為我國國民經濟的發(fā)展以及工業(yè)水平的提高做出了重要貢獻。而在化學工業(yè)當中，化學纖維有著十分重要的地位與作用，文章就針對PEN纖維在疏浚膠管中的應用方向進行研究與分析。在進行討論時，將PEN纖維與PET纖維進行了一定程度上的對比，從基本性能的角度指出兩者之間的差異，然后在此基礎之上，將PET纖維與PEN纖維分別運用于疏浚管道之中，對管道所存在的不同性能進行了分析，揭示出PEN纖維在疏浚膠管中的應用方向與前景。

關鍵詞：PEN纖維；PET纖維；疏浚膠管；疏浚管；應用方向

1 引言

疏浚膠管是采用織物增強的一種正壓輸送軟管，為了增強耐磨性和承壓性，在其內層或者外層都進行了一定程度的貼膠。這類軟管的柔軟性較為優(yōu)越，直徑小于200mm的可輕易將其折疊或者盤卷，直徑大于200mm的也可以根據(jù)膠管的使用要求彎曲任意角度。早期的疏浚膠管僅僅局限于挖泥船管線上鋼管之間的軟連接，但在經濟迅速發(fā)展與科學技術水平的提高之下，原先的疏浚膠管拓寬了應用的范圍，由于疏浚軟管重量輕、彈性高、彎曲性能好，大直徑、長度膠管及船上各類功能的膠管越來越多的應用到疏浚工程上。疏浚膠管應用的材料需要具有高強度、高模量、變形小以及耐疲勞性能高的特點，疏浚管用織物增強層是由橫豎相互交織的圓織機編織而成，從其組織結構的角度來看，較為緊致細密，且具有較好的耐壓強度。目前市場上較常使用的軟管織物增強層主要為PET長絲。對于這種PET長絲來說，它最大的特點便是強度高、尺寸穩(wěn)定性強等。而隨著新技術的出現(xiàn)，近年來出現(xiàn)了一種PEN纖維，較之于原先普遍使用的PET纖維，它的綜合性能更為優(yōu)越。本文對PET纖維與PEN纖維進行了比較，采用PEN纖維代替PET纖維，可以進一步提高疏浚膠管的性能。

2 PEN纖維的性能特點

對于PEN來說，它主要是由兩種化學成分聚合而成，分別為2，6-萘二甲酸二甲（或者2，6-萘二甲酸）與乙二醇。就分子結構上來看，它與PET具有一定的相似性，兩者都是半結晶高聚物。然而，在一些細節(jié)上，兩者之間還是存在著一定的差異，比如，PEN分子鏈上的亞萘環(huán)比PET分子鏈上的苯環(huán)剛性更大，而這種差異使得PEN纖維能夠賦予材料更高的玻璃化溫度與模量。圖1與圖2分別顯示的PEN與PET的結構式：

下面對強度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等方面對PET纖維與PEN纖維進行對比分析，具體情況見表1與表2：

3 對軟管爆破壓力的影響

軟管爆破壓力，又被稱作耐壓強度，是測定軟管工作壓力的主要參考依據(jù)與指標。而具體針對疏浚膠管，其主要爆破方式應當為首先控制讓緯線進行斷裂。一般情況下，爆破壓力會受到諸多因素的影響，主要有：增強纖維的強度、編織密度、管徑、爆破時直徑增加率等。具體公式如下所示：

在上述公式中，PB主要指的是軟管耐壓強度，其單位為kgf/cm2；KB主要指的是緯線單根強度，其單位為kgf/根；N主要指的是纏繞緯線總根數(shù)；D計 主要指的是軟管計算直徑，單位為cm；C3、C2為纏繞修正系數(shù)。

根據(jù)研究與分析可以發(fā)現(xiàn)，從以下兩個方面可以促進PEN纖維軟管爆破壓力的增強：一方面，PEN纖維具有較低的斷裂伸長率，根據(jù)表2中的相關數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，如果用PEN纖維代替原先的PET纖維，則疏浚膠管的斷裂伸長率由原先的14%降低到6%，保證在增強層組織結構和兩種紗線強度不變，那么在軟管進行爆破的過程中，其直徑的增加率會出現(xiàn)一定程度的降低，進而導致爆破壓力的增強，根據(jù)上文中所提到的公式，軟管爆破壓力至少能提高7%；另一方面，PEN纖維具有較好的耐熱性，這樣一來，在對軟管進行生產的過程當中，能夠對纖維強度的損失進行一定程度的減小，從而有效提高軟管的爆破壓力。單層襯膜的消防水帶生產時，其工藝主要是將內襯膜套入增強層中，而在其內部充有高溫高壓的蒸汽，這樣一來，增強織物與膜外壁的粘合劑發(fā)生相應的化學反應，從而對增強層與內襯膜的粘合強度進行有效的提高。

4 對軟管使用中尺寸穩(wěn)定性的影響

除了爆破壓力這一性能以外，尺寸的穩(wěn)定性也能夠對軟管性能進行一定程度的反映。一般情況下，疏浚膠管在使用過程中，往往會出現(xiàn)增強層受力變形的狀況，這是因為纖維增強層主要為高分子材料，其模量相對較低。而當增強層受力變形之后，管體就會出現(xiàn)一定程度的膨脹，并在管體的接頭處形成相應的應力集中，進而可對軟管的壽命以及軟管使用的安全性進行有效的提高。以PET纖維為例，設定膠管的管徑為100mm，在工作壓力為1.0MPa之下，管體的直徑出現(xiàn)一定程度的增加，增加率約為原先的6%左右。而如果采用PEN纖維對PET纖維進行替代，原先的條件不變，其模量較之于之前提高了整整一倍左右，軟管的直徑變化也會減小。

5 對軟管使用中高溫性能的影響

在對這一分論點進行分析時，需要對我國的氣候進行充分的結合，一般情況下，我國夏季的溫度能夠達到40℃以上，而對于地表的溫度而言，甚至可以達到70℃以上。在如此高的溫度環(huán)境之下，疏浚膠管如果在戶外進行使用必然會出現(xiàn)一定程度的強度損失，更為嚴重者則會出現(xiàn)管體變形。將PEN的分子鏈與PET的分子鏈進行比較，可以知道PEN分子鏈中萘基較之PET分子鏈中的苯環(huán)剛性更強，因此如果采用PEN纖維代替原先的PET纖維，可以對軟管的耐高溫性能進行有效的提高，同時，軟管的抗蠕變性能也會得到一定程度的提升。

6 結束語

本文主要針對PEN纖維在疏浚膠管中的應用方向進行了研究與分析。首先，我們將PEN的纖維與PET纖維的性能進行了一定程度的比較與分析，然后在此基礎之上分別闡述了采用PEN的纖維代替PET纖維之后，對軟管爆破壓力、尺寸穩(wěn)定性以及高溫性能的影響。研究結果表明，PEN纖維較之于PET纖維在疏浚膠管的運用中，能夠發(fā)揮出更大的優(yōu)越性。希望我們的研究能夠給讀者提供參考并帶來幫助。

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