CN102943935B - 一种环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管，其中复合管的最内层为内管，该内管的外层上缠绕环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层，环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层上缠绕聚对苯二甲酸乙二醇酯带隔离层，聚对苯二甲酸乙二醇酯带隔离层上包覆有交联聚乙烯的包覆层，在交联聚乙烯包覆层上包覆有改性闭孔泡沫保温层，改性闭孔泡沫保温层外包覆有聚乙烯外体保护层。本发明还公开了制备上述环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管的方法。本发明的环氧树脂浸渍玻璃纤维的高强度增加管材的环向强度和轴向强度；环氧树脂浸渍纤维树脂带薄﹑化学成分耐腐蚀效果好；耐候性、抗冲击性好，制作工艺简便，可以大大降低管体重量，能有效解决腐蚀问题并降低管体重量。
Description
技术领域
本发明涉及一种在石油输送管线、市政给水、排水及其它液体、气体物料输送管线中使用的复合管道，具体地涉及一种环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管。
本发明还涉及一种制备上述环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管的方法。
背景技术
现有钢带、钢丝缠绕连续增强复合管广泛应用于油田的运输管道、市政给水、排水其它液体、气体物料输送管线，但是钢带、钢丝缠绕连续增强复合管存在容易被腐蚀和管体重量大的问题。给运输带来很大困难。
中国专利200710013071.5公开了《聚乙烯玻璃纤维浸脂复合管的制作方法》可以解决上述钢带缠绕管道容易被腐蚀的问题，但该种方法只能制作定长，并且要将玻璃纤维通过滚压入树脂槽内，浸脂后均匀缠绕到聚乙烯管的管壁上形成增强层，这要经过数小时养护固化处理，制作工艺比较复杂。
环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管具有耐温性、耐腐蚀性、耐候性、抗冲击性好。环氧树脂浸渍纤维树脂带薄。因此，解决上述易腐蚀、管体重量大、具有十分重大的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管。
本发明的又一目的在于提供一种制备上述环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管的方法。
为实现上述目的，本发明提供的环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管，其内管的外层上缠绕环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层，环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层上缠绕聚对苯二甲酸乙二醇酯带隔离层，聚对苯二甲酸乙二醇酯带隔离层上包覆有交联聚乙烯的包覆层，在交联聚乙烯包覆层上包覆有改性闭孔泡沫保温层，改性闭孔泡沫保温层外包覆有聚乙烯外体保护层。
所述的环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管中，所述环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管增强层中的每两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与所述内管轴向之间呈不同角度。
所述的环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管中，所述环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层中，前两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与后两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的缠绕方向相反。
所述的环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管，其特征在于，所述环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的带条之间形成有小间隙。
本发明提供的制备上述环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管的制备方法，主要步骤是：在内管上缠绕有多于一层的环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层，环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层中的每两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与内管的轴向之间呈不同角度；每两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的带条之间具有不同的间隙；在环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层外自里至外地依次包覆有聚对苯二甲酸乙二醇酯带缠绕层、聚乙烯包覆层、改性闭孔泡沫保温层和聚乙烯保护层
所述的制备方法中，内管为聚乙烯或聚氯乙烯材料制成所述的制备方法中，环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的制备方法是：将多束增强用纤维平行排布进入装有液体状的基体组合物的胶料槽中，胶料槽加热使基体组合物的黏度降低，在浸渍之后进行固化得到环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带；其中：以总重为100wt％计算，增强用纤维含量为60％-70％，基体组合物含量为30％-40％。
所述的制备方法中，胶料槽加热的的温度是(60℃到65℃)；浸渍之后进行固化的温度是从150℃到195℃，梯度升温，从150℃开始，每隔1小时升15℃。
所述的制备方法中，增强用纤维是选自于玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维的一种或几种的组合。
所述的制备方法中，基体组合物包含：
环氧树脂成分(A)质量分数为基体组合物总量的20％～35％；
环氧树脂成分(B)质量分数为基体组合物总量的10％～25％；
活性环氧树脂增韧剂成分(C)质量分数为基体组合物总量的5％～15％；
环氧树脂固化剂成分(D)质量分数为基体组合物总量的35％～45％；
促进剂(E)质量分数不超过基体组合物总量的1.5％；
其中环氧树脂成分(A)为固体或液体环氧，环氧当量为190-240；
其中环氧树脂成分(B)为固体或液体环氧，环氧当量为110-180；
其中活性环氧树脂增韧剂(C)为液体，在温度25℃粘度为200mpa.s-300mpa.s，环氧当量为285-400；
其中环氧树脂固化剂(D)为液体酸酐化合物，在温度25℃下粘度小于100mpa.s；
促进剂(E)为咪唑类聚合物。
本发明利用环氧树脂浸渍玻璃纤维的高强度增加管材的环向强度和轴向强度；环氧树脂浸渍纤维树脂带薄﹑化学成分耐腐蚀效果好；耐候性、抗冲击性好，制作工艺简便，可以大大降低管体重量，能有效解决腐蚀问题并降低管体重量。
附图说明
图1是本发明环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带缠绕连续增强复合管的截面示意图。
图2本发明环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的制备过程示意图。
附图1中主要符号标记说明：
1内管；2环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层；3聚对苯二甲酸乙二醇酯带缠绕层；4包覆层；5改性闭孔泡沫保温层；6外体保护层。
具体实施方式
本发明提供一种环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带缠绕连续增强复合管，所述增强复合管具有内管、多层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带缠绕、聚对苯二甲酸乙二醇酯带缠绕和交联聚乙烯的包覆层，改性闭孔泡沫保温层，聚乙烯外包覆的结构。
参阅图1，是本发明的环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带缠绕连续增强复合管的截面示意图。本发明的环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管中，该复合管的最内层为内管1，该内管1上缠绕环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2，环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2上缠绕聚对苯二甲酸乙二醇酯带隔离层3，聚对苯二甲酸乙二醇酯带隔离层3上有交联聚乙烯的包覆层4，在交联聚乙烯包覆层4上有改性闭孔泡沫保温层5，保温层5外是聚乙烯外体保护层6。
所述环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2中的每两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与所述内管1轴向之间呈不同角度。
所述环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2中，前两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与后两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的缠绕方向相反，也就是可两层后交替。
本发明的内管为聚乙烯或聚氯乙烯材料制成，内管和外包护层之间有多层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带形成增强层、聚对苯二甲酸乙二醇酯带层、交联聚乙烯包覆层、改性闭孔泡沫保温层。利用环氧树脂浸渍玻璃纤维的高强度增加管材的环向强度和轴向强度；环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带薄﹑化学成分耐腐蚀效果好；耐候性、抗冲击性好，制作工艺简便，可以大大降低管体重量，能有效解决腐蚀问题并降低管体重量。
本发明的复合管由内至外依次包括内管1、环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2、聚对苯二甲酸乙二醇酯带缠绕层3、包覆层4、改性闭孔泡沫保温层5以及外体保护层6。具体地说，本发明是在聚乙烯或聚氯乙烯材料制成的内管1上缠绕有多于一层的环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2，环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2中的每两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与内管1的轴向之间呈不同角度。每两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的带条之间具有不同的间隙；在环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2外自里至外地依次有聚对苯二甲酸乙二醇酯带缠绕层3、聚乙烯包覆层4、改性闭孔泡沫保温层5和聚乙烯保护层6。
下面结合图2对本发明的环氧树脂浸渍玻璃纤维带的制备方法作进一步的描述：环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带缠绕连续增强复合管依次由聚乙烯或聚氯乙烯材质的内管1、环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2、聚对苯二甲酸乙二醇酯带缠绕层3、聚乙烯包覆层4、改性闭孔泡沫保温层5和聚乙烯保护层6组成。其中聚乙烯或聚氯乙烯材质的内管1、改性闭孔泡沫保温材料5、聚对苯二甲酸乙二醇酯带缠绕层3、聚乙烯包覆层4均为现有技术，不加以叙述。
本发明的组成环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2的环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带，包括基体组合物和增强用纤维，其特征为基体组合物浸透所述增强用纤维，经过高温固化得到高强度柔软预浸带。其中以总重为100wt％计算，玻璃纤维含量为60％-70％，基体组合物含量为30％-40％。
所述增强用纤维是选自于玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维的一种或它们的组合。
所述的制备方法中，基体组合物包含：
环氧树脂成分(A)质量分数为基体组合物总量的20％～35％；
环氧树脂成分(B)质量分数为基体组合物总量的10％～25％；
活性环氧树脂增韧剂成分(C)质量分数为基体组合物总量的5％～15％；
环氧树脂固化剂成分(D)质量分数为基体组合物总量的35％～45％；
促进剂(E)质量分数不超过基体组合物总量的1.5％；
其中环氧树脂成分(A)为固体或液体环氧，环氧当量为190-240。
其中环氧树脂成分(B)为固体或液体环氧，环氧当量为110-180。
其中活性环氧树脂增韧剂(C)为液体，在温度25℃粘度为200mpa.s-300mpa.s，环氧当量为285-400。
其中环氧树脂固化剂(D)为液体酸酐化合物，在温度25℃下粘度小于100mpa.s。
促进剂(E)为一种咪唑类聚合物。
本发明的环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带。通过下述技术方案实现将多束增强用纤维2a(如无碱玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维的一种或几种组合)平行排布，在牵引作用下进入排布口2b，由导辊2c导入装有液体状的基体组合物的胶料槽2d，胶料槽2d加热(60℃到65℃)；使基体组合物的黏度降低，在充分浸渍之后由第2个导辊2c’导入烘箱2e，通过烘箱2e内有数个导辊后，再经过长距离烘箱2e高温后固化，浸渍之后进行固化的温度是从150℃到195℃，梯度升温，从150℃开始，每隔1小时升15℃，由收卷盘2f得到高性能环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带。
优选实施基体组合物
实施例1
本实施例中，环氧树脂(A)采用巴陵石化E-44环氧树脂，环氧树脂(B)为TDE-85环氧树脂，活性环氧树脂增韧剂(C)为一种缩水甘油醚，环氧树脂固化剂(D)为甲基四氢苯酐。
实施例2
本实施例中，环氧树脂(A)采用巴陵石化CYD-128环氧树脂，环氧树脂(B)为TDE-85环氧树脂，活性环氧树脂增韧剂(C)为一种缩水甘油醚，环氧树脂固化剂(D)为甲基六氢苯酐。
实施例3
本实施例中，环氧树脂(A)采用巴陵石化CYD-128环氧树脂，环氧树脂(B)为DEN-438环氧树脂，活性环氧树脂增韧剂(C)为一种缩水甘油醚，环氧树脂固化剂(D)为甲基四氢苯酐。
本发明提供的环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带缠绕连续增强复合管的增强层由多层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带依次缠绕在聚乙烯或聚氯乙烯材质的内管1上形成，根据管材所受压力不同，缠绕的角度不同，缠绕不同层数，缠绕的层数越多，缠绕的角度越小，内管承受的压力越大。
环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带连续增强复合管，环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带通过缠绕设备进行旋转，聚乙烯或聚氯乙烯材质的内管1做匀速的轴向运动，环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2与聚乙烯、聚氯乙烯内管1轴向呈不同斜度的缠绕，在聚乙烯或聚氯乙烯内管1外层形成多层环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2；环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带每两层带与前两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带缠绕的方向相反。环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的带条之间形成小间隙的形式缠绕。此后，按照设计需要，依次将环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带进行缠绕内管1仍做匀速的轴向运动，将环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带第三层第四层与第一层第二层的环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带缠绕相反的方向呈不同的斜度环绕管材，使环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带牢固的缠绕在聚乙烯或聚氯乙烯材质的内管1，保持环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与内管1的轴向呈斜度不同的角度，并按照使环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的带条之间形成小间隙的形式缠绕，直至缠绕至所需层数为止。
每层缠绕好增强层的管体可直接使环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2与聚乙烯或聚氯乙烯材质的内管1交融固化，可形成多层环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2，缠绕聚对苯二甲酸乙二醇酯带缠绕层3作为隔离层，并通过包覆在增强层外层的交联聚乙烯包覆层4挤压，对这些间隙进行充填，将多层环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层2锁定在适当的位置。交联聚乙烯层4作为包覆层，改性闭孔泡沫层5作为保温层，聚乙烯层6作为外体保护层。
本发明以聚乙烯或聚氯乙烯材料内管与环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带相结合形成连续耐腐蚀复合管。可以按需要长度连续制作。与钢带、钢丝缠绕连续增强复合管相比，管体轻、耐腐蚀。耐候性、抗冲击性好。
Claims (7)
1.一种环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管，其中，复合管的最内层为内管，该内管的外层上缠绕环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层，环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层上缠绕聚对苯二甲酸乙二醇酯带隔离层，聚对苯二甲酸乙二醇酯带隔离层上包覆有交联聚乙烯的包覆层，在交联聚乙烯包覆层上包覆有改性闭孔泡沫保温层，改性闭孔泡沫保温层外包覆有聚乙烯外体保护层；
其中，所述环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管增强层中的每两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与所述内管轴向之间呈不同角度；
其中，所述环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层中，前两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与后两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的缠绕方向相反；
其中，所述环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的带条之间形成有小间隙。
2.一种制备权利要求1所述环氧树脂浸渍玻璃纤维带连续增强复合管的方法，主要步骤是：在内管上缠绕有多于一层的环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层，环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层中的每两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带与内管的轴向之间呈不同角度；每两层环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的带条之间具有不同的间隙；在环氧树脂浸渍玻璃纤维带增强层外自里至外地依次包覆有聚对苯二甲酸乙二醇酯带缠绕层、聚乙烯包覆层、改性闭孔泡沫保温层和聚乙烯保护层。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，内管为聚乙烯或聚氯乙烯材料制成。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带的制备方法是：将多束增强用纤维平行排布进入装有液体状的基体组合物的胶料槽中，胶料槽加热使基体组合物的黏度降低，在浸渍之后进行固化得到环氧树脂浸渍玻璃纤维树脂带；其中：以总重为100wt％计算，增强用纤维含量为60％-70％，基体组合物含量为30％-40％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，胶料槽加热的的温度是从60℃到65℃；浸渍之后进行固化的温度是从150℃到195℃，梯度升温，从150℃开始，每隔1小时升15℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，增强用纤维是选自于玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维的一种或几种的组合。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，基体组合物包含：
所述的制备方法中，基体组合物包含：
环氧树脂A质量分数为基体组合物总量的20％～35％；
环氧树脂B质量分数为基体组合物总量的10％～25％；
活性环氧树脂增韧剂C质量分数为基体组合物总量的5％～15％；
环氧树脂固化剂D质量分数为基体组合物总量的35％～45％；
促进剂E质量分数不超过基体组合物总量的1.5％；
其中环氧树脂A为固体或液体环氧，环氧当量为190-240；
其中环氧树脂B固体或液体环氧，环氧当量为110-180；
其中活性环氧树脂增韧剂C为液体，在温度25℃粘度为200mpa.s-300mpa.s，环氧当量为285-400；
其中环氧树脂固化剂D为液体酸酐化合物，在温度25℃下粘度小于100mpa.s；
促进剂E为咪唑类聚合物。
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