PEN纤维在疏浚胶管中的应用方向刍议

王素菊

摘 要：随着经济的迅速发展以及科技水平的不断提高，我国的化工产业也取得了很大进步，为我国国民经济的发展以及工业水平的提高做出了重要贡献。而在化学工业当中，化学纤维有着十分重要的地位与作用，文章就针对PEN纤维在疏浚胶管中的应用方向进行研究与分析。在进行讨论时，将PEN纤维与PET纤维进行了一定程度上的对比，从基本性能的角度指出两者之间的差异，然后在此基础之上，将PET纤维与PEN纤维分别运用于疏浚管道之中，对管道所存在的不同性能进行了分析，揭示出PEN纤维在疏浚胶管中的应用方向与前景。

关键词：PEN纤维；PET纤维；疏浚胶管；疏浚管；应用方向

1 引言

疏浚胶管是采用织物增强的一种正压输送软管，为了增强耐磨性和承压性，在其内层或者外层都进行了一定程度的贴胶。这类软管的柔软性较为优越，直径小于200mm的可轻易将其折叠或者盘卷，直径大于200mm的也可以根据胶管的使用要求弯曲任意角度。早期的疏浚胶管仅仅局限于挖泥船管线上钢管之间的软连接，但在经济迅速发展与科学技术水平的提高之下，原先的疏浚胶管拓宽了应用的范围，由于疏浚软管重量轻、弹性高、弯曲性能好，大直径、长度胶管及船上各类功能的胶管越来越多的应用到疏浚工程上。疏浚胶管应用的材料需要具有高强度、高模量、变形小以及耐疲劳性能高的特点，疏浚管用织物增强层是由横竖相互交织的圆织机编织而成，从其组织结构的角度来看，较为紧致细密，且具有较好的耐压强度。目前市场上较常使用的软管织物增强层主要为PET长丝。对于这种PET长丝来说，它最大的特点便是强度高、尺寸稳定性强等。而随着新技术的出现，近年来出现了一种PEN纤维，较之于原先普遍使用的PET纤维，它的综合性能更为优越。本文对PET纤维与PEN纤维进行了比较，采用PEN纤维代替PET纤维，可以进一步提高疏浚胶管的性能。

2 PEN纤维的性能特点

对于PEN来说，它主要是由两种化学成分聚合而成，分别为2，6-萘二甲酸二甲（或者2，6-萘二甲酸）与乙二醇。就分子结构上来看，它与PET具有一定的相似性，两者都是半结晶高聚物。然而，在一些细节上，两者之间还是存在着一定的差异，比如，PEN分子链上的亚萘环比PET分子链上的苯环刚性更大，而这种差异使得PEN纤维能够赋予材料更高的玻璃化温度与模量。图1与图2分别显示的PEN与PET的结构式：

下面对强度、耐热性、尺寸稳定性等方面对PET纤维与PEN纤维进行对比分析，具体情况见表1与表2：

3 对软管爆破压力的影响

软管爆破压力，又被称作耐压强度，是测定软管工作压力的主要参考依据与指标。而具体针对疏浚胶管，其主要爆破方式应当为首先控制让纬线进行断裂。一般情况下，爆破压力会受到诸多因素的影响，主要有：增强纤维的强度、编织密度、管径、爆破时直径增加率等。具体公式如下所示：

在上述公式中，PB主要指的是软管耐压强度，其单位为kgf/cm2；KB主要指的是纬线单根强度，其单位为kgf/根；N主要指的是缠绕纬线总根数；D计 主要指的是软管计算直径，单位为cm；C3、C2为缠绕修正系数。

根据研究与分析可以发现，从以下两个方面可以促进PEN纤维软管爆破压力的增强：一方面，PEN纤维具有较低的断裂伸长率，根据表2中的相关数据我们可以发现，如果用PEN纤维代替原先的PET纤维，则疏浚胶管的断裂伸长率由原先的14%降低到6%，保证在增强层组织结构和两种纱线强度不变，那么在软管进行爆破的过程中，其直径的增加率会出现一定程度的降低，进而导致爆破压力的增强，根据上文中所提到的公式，软管爆破压力至少能提高7%；另一方面，PEN纤维具有较好的耐热性，这样一来，在对软管进行生产的过程当中，能够对纤维强度的损失进行一定程度的减小，从而有效提高软管的爆破压力。单层衬膜的消防水带生产时，其工艺主要是将内衬膜套入增强层中，而在其内部充有高温高压的蒸汽，这样一来，增强织物与膜外壁的粘合剂发生相应的化学反应，从而对增强层与内衬膜的粘合强度进行有效的提高。

4 对软管使用中尺寸稳定性的影响

除了爆破压力这一性能以外，尺寸的稳定性也能够对软管性能进行一定程度的反映。一般情况下，疏浚胶管在使用过程中，往往会出现增强层受力变形的状况，这是因为纤维增强层主要为高分子材料，其模量相对较低。而当增强层受力变形之后，管体就会出现一定程度的膨胀，并在管体的接头处形成相应的应力集中，进而可对软管的寿命以及软管使用的安全性进行有效的提高。以PET纤维为例，设定胶管的管径为100mm，在工作压力为1.0MPa之下，管体的直径出现一定程度的增加，增加率约为原先的6%左右。而如果采用PEN纤维对PET纤维进行替代，原先的条件不变，其模量较之于之前提高了整整一倍左右，软管的直径变化也会减小。

5 对软管使用中高温性能的影响

在对这一分论点进行分析时，需要对我国的气候进行充分的结合，一般情况下，我国夏季的温度能够达到40℃以上，而对于地表的温度而言，甚至可以达到70℃以上。在如此高的温度环境之下，疏浚胶管如果在户外进行使用必然会出现一定程度的强度损失，更为严重者则会出现管体变形。将PEN的分子链与PET的分子链进行比较，可以知道PEN分子链中萘基较之PET分子链中的苯环刚性更强，因此如果采用PEN纤维代替原先的PET纤维，可以对软管的耐高温性能进行有效的提高，同时，软管的抗蠕变性能也会得到一定程度的提升。

6 结束语

本文主要针对PEN纤维在疏浚胶管中的应用方向进行了研究与分析。首先，我们将PEN的纤维与PET纤维的性能进行了一定程度的比较与分析，然后在此基础之上分别阐述了采用PEN的纤维代替PET纤维之后，对软管爆破压力、尺寸稳定性以及高温性能的影响。研究结果表明，PEN纤维较之于PET纤维在疏浚胶管的运用中，能够发挥出更大的优越性。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。

参考文献

[1]Kosa开发聚萘二甲酸乙二酯（PEN）产业用丝[J].合成纤维，1999（06）.

[2]王德诚.Kosa更新Salisbury工厂的设备[J].聚酯工业，2002（02）.

[3]文摘荟萃-产业用合成纤维概况[J].合成纤维，2002（01）.

[4]沈云.新的PA46产业用丝[J].国际纺织导报，1998（01）.

[5]大欧洲：2010年聚酯纤维生产商[J].国际纺织导报，2010（11）.

[6]孟庆海.90年代聚酰胺纤维[J].合成纤维工业，1994（03）.

[7]杨爱文.“涤纶产业用高速纺牵联合工艺与设备”通过鉴定[J].合成纤维，1992（04）.