CN101806378A - 耐热玻璃钢管及制备方法 - Google Patents

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本发明涉及一种耐热玻璃钢管及其制备方法，该玻璃钢管的内衬层中的玻璃表面毡为双层，且在中间层外表面还复合有保温层;该玻璃钢管的一端的管壁上设置有径向凸起的插口，其另一端设置有内壁径向向外扩展的用于接受插口插入的承口，且使承口的轴向长度大于插口的轴向长度，并采用缠绕的方式制作内衬层和中间层，采用复合的方式制作保温层。采用两层玻璃表面毡可增强内衬层强度和防止内衬层中的不饱和聚酯树脂层龟裂或微裂纹扩展，使该耐热玻璃钢管具有非常好的防渗性能。

Description

耐热玻璃钢管及制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐热玻璃钢管及制备该耐热玻璃钢管的方法。
背景技术
玻璃钢是一种用玻璃纤维增强的塑料，玻璃钢管即是采用玻璃钢制成的管。传统的玻璃钢管是由玻璃纤维和塑料通过缠绕或者多层缠绕制成的,其机械性能可远远超过塑料,甚至有的玻璃钢管的拉伸强度要超过碳钢,其强度可以与高级合金钢相比。然而，由于玻璃纤维和塑料均具有很高的热膨胀系数，当所输送的流体温度较高时，一方面玻璃钢管会变软，其强度会降低，另一方面，因管路膨胀后会使管路受损。
为此，中国专利1326064Ａ号公开的名称为“高强度玻璃钢复合管”给出一种解决方案。该种复合管采用钢管为芯层，在该钢管的内外两个面上复合有玻璃钢层。其意是想利用钢管缩小在高温下膨胀系数，且能提高其强度。但，由于玻璃钢层与钢管的热膨胀系数不同，当所输送的流体温度变化较大时，会使两者分离，从而导致管路整体受损；另外，该种结构的复合管连接还存在一定问题，如果对钢管与内外玻璃钢层的端部采用法兰盘等部件同时连接的结构，或者采用法兰盘等部件只对法管钢管管端进行连接或者只对玻璃钢层进行连接的结构，在输送高温流体时，由于玻璃钢层受热后的轴向延伸长度要大于钢管的轴向延伸长度，从而易导致内玻璃钢层和连接件损坏，所以，该种结构的复合管即便耐腐蚀，也不适合于输送高温流体。
中国专利236781Ｙ公告的名称为“复合玻璃钢管”给出另一种解决方案。该玻璃钢管采用重叠缠绕的纤维织物作为芯层,在芯层的内表面设置有由环氧树脂构成的内衬层,外表面设置有金属丝加强层。其意是想利用内衬层来提高耐热耐压性能，利用金属丝加强层来提高强度。作为环氧树脂而言，环氧值较高的环氧树脂，虽然高温时强度也较好，但其材质较脆，成本相对提高，而环氧值低的环氧树脂在高温时强度较差；而金属加强层虽然轴向能任意伸缩，可以解决钢材与纤维织物层膨胀系数不一至问题，但由于金属丝在受到潮湿气体或液体的侵蚀容易被氧化，进而能降低管的使用寿命。
另外，中国专利1614288Ａ号公开的名称为“玻璃钢管道的连接方法”给出连接玻璃钢管的一种方案。该玻璃钢管的一端设置有锥形的且带有内螺纹的承接头，另一端设置有外螺纹且能旋拧在承接头内的插接头，且在承接头内端部安装有密封圈，以防止被输送的流体从接头部位外溢。但，当管道输送具有一定温度的流体时，受热产生的膨胀力会直接作用于螺纹连接的承插口部位，而螺纹之间的连接即便很牢固，也不易承受这个作用力，从而导致管道损坏。
发明内容
本发明的任务是提供一种利用增加内衬层热变形时的防渗性能和自动补偿轴向膨胀的方式解决因热膨胀而导致使用寿命降低等问题的耐热玻璃钢管。
本发明的另一个任务是提供一种用于制作上述耐热玻璃钢管的方法。
本发明所提出的耐热玻璃钢管的管壁包括内衬层和中间层，内衬层是由不饱和聚酯树脂层和依次缠绕在该不饱和聚酯树脂层外表面的玻璃表面毡、玻璃纤维缝编毡、化纤网格布构成，所述玻璃表面毡为双层，且在中间层外表面还复合有保温层;该玻璃钢管的一端的管壁上设置有径向凸起的插口，其另一端设置有内壁径向向外扩展的用于接受插口插入的承口，且使承口的轴向长度大于插口的轴向长度。该玻璃钢管的防渗性能主要取决于不饱和聚酯树脂的厚度和抗热变形的能力，不饱和聚酯树脂层如果较厚容易出现龟裂，所以，在缠绕玻璃表面毡时，是在不饱和聚酯树脂粘稠状态下缠绕玻璃表面毡，致使不饱和聚酯树脂层非常薄或者只能形成一个光滑的表面，其厚度通常小于0.15mm；同时，玻璃表面毡是由定长的短切玻璃丝随机铺放并用粘结剂粘结而成的毡，由于玻璃表面毡中的玻璃丝越细，其强度越高，故采用双层玻璃表面毡即能增加玻璃钢管的强度，又可有效地防止不饱和聚酯树脂层出现龟裂；玻璃纤维缝编毡是由无规则地放置在平面上的具有一定厚度的短切玻璃纤维，并用化纤线按经纬方向缝编在一起构成的，该玻璃纤维缝编毡的厚度一般在380g/m2,其主要功能一是增加内衬层的轴向和径向强度，二是起骨架作用，防止缠绕中间层时破坏内衬层的结构；化纤网格布是用化纤线织成的布，其作用是通过加力缠绕，以挤出渗透出玻璃表面毡和玻璃纤维缝编毡的多余不饱和聚脂树脂及其内的气泡。
所述不饱和聚脂树脂是由199＃不饱和聚酯树脂构成。玻璃表面毡选用30g/m2的玻璃表面毡。不饱和聚脂树脂是由不饱和（或饱和）的二元酸（或酸酐）与二元醇经缩合反应而生成的一类高分子化合物，199＃不饱和聚酯树脂是指这类高分子化合物中的一种牌号。
所述保温层是由发泡塑料或聚乙烯保温板构成。所述发泡塑料是由聚氨酯发泡材料构成。
上述玻璃钢管的制备方法，包括以下步骤：
制内衬层：先将圆管模具表面灰尘清除后在其表面上涂上光腊，再在涂有上光腊的圆管模具上缠绕塑料薄膜，再在塑料薄膜表面上均匀涂上一层不饱和聚酯树脂，然后在涂有不饱和聚酯树脂的表面依次缠绕两层玻璃表面毡，当不饱和聚酯树脂渗透两层玻璃表面毡后再缠绕玻璃纤维缝编毡，而当不饱和聚酯树脂渗透玻璃纤维缝编毡后，再缠绕化纤网格布；制中间层：当不饱和聚酯树脂浸透化纤网格布后经固化再缠绕中间层；制保温层：首先将直径大于中间层的圆筒形件间隔等距离地套在中间层外，然后向中间层与圆筒形件之间所形成的空腔内注入发泡塑料，当发泡塑料注满后即构成保温层；或者在中间层外表面直接缠绕聚乙烯板即构成保温层。
本发明所提出的耐热玻璃钢管中的不饱和聚酯树脂层如采用199＃不饱和聚酯树脂为基料，其热变形温度可达95－100℃，使该耐热玻璃钢管非常适合于输送高温流体，长期使用温度为90℃，可用于制作供暖管路；同时，采用两层玻璃表面毡可增强内衬层强度和防止内衬层中的不饱和聚酯树脂层龟裂或微裂纹扩展，使该耐热玻璃钢管具有非常好的防渗性能。
附图说明
附图1是本发明所提出的耐热玻璃钢管1一个实施例的外观剖面结构示意图；
附图2是图1所示玻璃钢管1的连接部位的剖面结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，这两个附图给出本发明所提出的耐热玻璃钢管1一个实施例的外观结构示意图。该耐热玻璃钢管的管壁包括内衬层11和中间层12，以及外保温层13。
内衬层11是由不饱和聚酯树脂层和依次缠绕在该不饱和聚酯树脂层外表面的双层玻璃表面毡、玻璃纤维缝编毡、化纤网格布构成（由于玻璃表面毡、玻璃纤维缝编毡、化纤网格布较薄，图中没有给出具体结构）。其中的不饱和聚脂树脂是由199＃不饱和聚酯树脂构成。玻璃表面毡选用30g/m2的玻璃表面毡。在制作时，先将圆管模具表面灰尘清除后在其表面上涂上光腊，再在涂有上光腊的圆管模具上缠绕塑料薄膜，再在塑料薄膜表面上均匀涂上一层不饱和聚酯树脂，然后在涂有不饱和聚酯树脂的表面依次缠绕两层玻璃表面毡，当不饱和聚酯树脂渗透两层玻璃表面毡后再缠绕玻璃纤维缝编毡，当不饱和聚酯树脂渗透玻璃纤维缝编毡后，再缠绕化纤网格布。在上述缠绕两层玻璃表面毡和缠绕玻璃纤维缝编毡及化纤网格布的过程中，无论哪一道缠绕工序，当不饱和聚酯树脂没有渗透或渗透量相对较小时，可以添补不饱和聚酯树脂以达到要求。
制作壁厚为5.5mm以下的耐热玻璃钢管1，其中间层12采用无碱针织毡和化纤网格布，缠绕纱这三层结构。在制作时，当不饱和聚酯树脂浸透化纤网格布（没有渗透可添补不饱和聚酯树脂）并固化后，再依次缠绕无碱针织毡、化纤网格布和缠绕纱以构成中间层12。制作壁厚为5.5mm以上的耐热玻璃钢管，其中间层12采用夹砂层和设置在夹砂层两面的无碱玻璃纤维无捻粗纱的结构。在制作时，当不饱和聚酯树脂浸透化纤网格布（没有渗透可添补不饱和聚酯树脂）并固化后，再缠绕无碱玻璃纤维无捻粗纱，然后在无碱玻璃纤维无捻粗纱表面加由石英砂（砂粒度30－60目之间）构成的夹砂层，再在夹砂层表面缠绕无碱玻璃纤维无捻粗纱以构成中间层12。
保温层13是由发泡塑料或聚乙烯保温板构成，其中的发泡塑料可选用聚氨酯发泡材料。在制保温层13时，首先将直径大于中间层12的圆筒形件（图中没有给出具体结构）间隔等距离地套在中间层12外，然后向中间层12与圆筒形件之间所形成的空腔内注入发泡塑料，当发泡塑料注满后即构成保温层13；或者在中间层12外表面直接缠绕聚乙烯板即构成保温层13。
由于耐热玻璃钢管1具有相对较大的热膨胀系数，当环境温度升高时，其轴向长度会延长。为了消除因热胀冷缩对由耐热玻璃钢管1制成管路的影响，本实施例给出的耐热玻璃钢管1采用的是承插连接方式，即在耐热玻璃钢管1的一端的管壁上设置有径向凸起的插口14，在插口14部位的径向设置有两个环形凹槽16，在每一个凹槽16内安装有一个密封圈17；耐热玻璃钢管1的另一端设置有内壁径向向外扩展的用于接受插口14插入的承口15，且承口15的轴向长度大于插口14的轴向长度，以使连接区域内的插口14端面与承口15内端能形成一个膨胀间隔18，从而解决因温度升高使管路变形问题。

Claims (6)

1.一种耐热玻璃钢管，该玻璃钢管的管壁包括内衬层和中间层，内衬层是由不饱和聚酯树脂层和依次缠绕在该不饱和聚酯树脂层外表面的玻璃表面毡、玻璃纤维缝编毡、化纤网格布构成，其特征在于：所述玻璃表面毡为双层，且在中间层外表面还复合有保温层;该玻璃钢管的一端的管壁上设置有径向凸起的插口，其另一端设置有内壁径向向外扩展的用于接受插口插入的承口，且使承口的轴向长度大于插口的轴向长度。
2.根据权利要求1所述的玻璃钢管，其特征在于：所述不饱和聚脂树脂是由199＃不饱和聚酯树脂构成。
3.根据权利要求1所述的玻璃钢管，其特征在于：所述玻璃表面毡选用30g/m2的玻璃表面毡。
4.根据权利要求1所述的玻璃钢管，其特征在于：所述保温层是由发泡塑料或聚乙烯保温板构成。
5.根据权利要求4所述的玻璃钢管，其特征在于：所述发泡塑料是由聚氨酯发泡材料构成。
6.按照权利要求1或2或3或4或5所述玻璃钢管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
制内衬层：先将圆管模具表面灰尘清除后在其表面上涂上光腊，再在涂有上光腊的圆管模具上缠绕塑料薄膜，再在塑料薄膜表面上均匀涂上一层不饱和聚酯树脂，然后在涂有不饱和聚酯树脂的表面依次缠绕两层玻璃表面毡，当不饱和聚酯树脂渗透两层玻璃表面毡后再缠绕玻璃纤维缝编毡，而当不饱和聚酯树脂渗透玻璃纤维缝编毡后，再缠绕化纤网格布；
制中间层：当不饱和聚酯树脂浸透化纤网格布后经固化再缠绕中间层；
制保温层：首先将直径大于中间层的圆筒形件间隔等距离地套在中间层外，然后向中间层与圆筒形件之间所形成的空腔内注入发泡塑料，当发泡塑料注满后即构成保温层；或者在中间层外表面直接缠绕聚乙烯板即构成保温层。
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