CN103062516A - 高分子合金复合水泥供水管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高分子合金复合水泥供水管，由外至内依次为：水泥层、粘接层、介面相容层和过流层，所述粘接层采用纤维作增强材料的聚酰胺改性环氧树脂复合材料层，过流层是树脂改性高分子合金材料层，介面相容层是将粘接层和过流层联接的偶联剂。所述制作方法包括以下具体步骤：预制水泥层；将纤维浸透液态聚酰胺改性环氧树脂，贴于水泥层内壁，在80℃—100℃的温度下固化4小时或常温固化240小时；在粘接层内表面喷上液态聚酰胺改性环氧树脂、将浸润液态偶联剂的树脂改性高分子合金材料薄片均匀贴满，在100℃的温度下固化4小时或常温固化240小时。本发明具有抗腐蚀、抗老化、抗冲击、无毒、无害、无污染、耐磨、高强度等性能。

Description

高分子合金复合水泥供水管及其制作方法

技术领域

本发明涉及建筑材料的生产加工领域，具体是一种全新的高分子合金复合水泥供水管及其制作方法。 

背景技术

目前，在作业运输中使用的供水管材，一般有金属管、塑料管和水泥管等几种类型，但是他们都有很多缺点，具体如下。金属管虽然强度高、但是容易生锈腐蚀，生锈腐蚀后金属管会堵塞、碎坏和泄漏；塑料管见光容易老化，通常为了提高使用寿命需要添加避光的色母，而水管中的避光色母容易分离出来进入水中、对输送的水质产生影响；水泥管成本低，但是其强度低、接触水的部分容易在使用过程中慢慢分解，不仅对水质产生影响，使用一段时间后管体还容易解体破裂、产生其他的问题。 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种强度高、不易腐蚀和泄漏、不污染流体的高分子合金复合水泥供水管及其制作方法。 

本发明所采用的技术方案是： 

一种高分子合金复合水泥供水管，所述供水管由外至内依次为：水泥层、粘接层、介面相容层和过流层，所述粘接层是粘合在水泥层内壁上、采用纤维作增强材料的聚酰胺改性环氧树脂复合材料层，过流层是树脂改性高分子合金材料层，介面相容层是将粘接层和过流层粘合的偶联剂。

所述树脂改性高分子合金材料层的原料为聚苯硫醚树脂PPS、聚醚醚酮树脂PEEK、聚醚砜树脂PES、聚苯醚树脂PPO、四氟乙烯树脂PTFE、聚乙烯树脂PE、聚丙烯树脂PP中任意一种或多种的组合。 

所述聚酰胺改性环氧树脂复合材料层的原料组分和重量配比为：聚酰胺改性环氧树脂60份和纤维40份。 

所述聚酰胺改性环氧树脂的原料组分和重量配比为：6101环氧树脂60份、聚酰胺树12份、脂间苯二胺6份、二丁脂12份和丙酮10份，所述纤维是碳纤维、玻璃纤维、芳伦中任意一种或多种的组合。 

所述偶联剂是钛酸酯偶联剂TM-38S。 

所述水泥层由425—500—600高强水泥预制而成。 

所述的高分子合金复合水泥供水管的制作方法，包括以下具体步骤： 

1)预制供水管的水泥层；

2)将树脂改性高分子合金材料压延成薄片，并浸润液态偶联剂，备用；

3)配置制备粘接层所需的液态聚酰胺改性环氧树脂和纤维，备用；

4)在水泥层内表面进行净化处理；

5)将纤维浸透液态聚酰胺改性环氧树脂，贴于水泥层内壁，在80℃—100℃的温度下固化4小时或常温固化240小时、在水泥层内壁上复合粘接层；

6)在粘接层内表面喷上液态聚酰胺改性环氧树脂、将浸润液态偶联剂的树脂改性高分子合金材料薄片均匀贴满，在100℃的温度下固化4小时或常温固化240小时后，在粘接层内壁上复合介面相容层和过流层。

所述步骤3）中，所述配置液态聚酰胺改性环氧树脂，具体是：按组分和重量配比准备原料，在陶瓷罐中将6101环氧树加热到80℃溶解搅匀、再将其冷却到30℃，此时加入聚酰胺树、脂间苯二胺、二丁脂混匀，最后再加入丙酮混匀备用。 

本发明所产生的有益效果是： 

为改善现有技术中、各类复合管网存在强度低、易腐蚀、易泄漏、污染流体、施工困难等突出问题，利用现代高分子合金复合技术、介面化学、元素偶合互渗技术、高分子合金材料应用技术、高分子合金弹性材料技术，设计发明了“高分子合金复合水泥供水管”。本发明的“高分子合金复合水泥供水管”利用多类型特殊的合成技术，使复合管具有抗腐蚀、抗老化、抗冲击、无毒、无害、无污染、耐磨、高强度等性能。具体的：

1、利用现代高分子合金聚合技术，解决了管内壁的抗腐蚀、抗老化、抗冲击、无毒、无害、无污染、耐磨问题；

2、利用高分子合金材料偶联应用技术解决了不同性能材料的接合问题；

3、利用高分子合金弹性材料技术，解决了接头的自动锁紧、密封；

4、利用高分子介面化学技术，解决了管线的整体复合强度问题；

从性能方面可以全面取代各种城市供水主管网中的各种管线（不锈钢复合管、高分子合金复合管、塑料网孔管、塑料内衬管、PE管）。具体的：

1、抗腐蚀：在过流面以高抗蚀、耐老化的高分子合金材料取代了易碳化的水泥，大幅度地提高了管线的抗腐蚀性能，提高管线的使用寿命三倍以上。

2、无污染：在过流面以高抗蚀、无毒、无害的高分子合金材料取代了易碳化污染的水泥，彻底根治了管网对流体的污染。 

3、高强度：复合管内衬层抗冲击、抗折强度是水泥管的三倍以上，杜绝了流体对管壁的冲蚀。 

4、低成本：用水泥管基复合管取代钢基复合管，综合成本可降低50%以上，每年可为国家节约供水工程费用数百亿。 

采有本发明的技术方案，不仅管网性能都得到了大幅度的提高，同时大幅度地提高了产品的性价比。是最经济、使用寿命最长的一种供水用管，也是我国目前最佳的供水用管。 

1、管体内复合材料物理性能： 

2、管体内复合材料化学性能

具体实施方式

本发明是一种高分子合金复合水泥供水管，供水管由外至内依次为：水泥层、粘接层、介面相容层和过流层，所述粘接层是粘合在水泥层内壁上、采用纤维作增强材料的聚酰胺改性环氧树脂复合材料层，过流层是树脂改性高分子合金材料层，介面相容层是将粘接层和过流层粘合的偶联剂。 

树脂改性高分子合金材料层的原料为聚苯硫醚树脂PPS、聚醚醚酮树脂PEEK、聚醚砜树脂PES、聚苯醚树脂PPO、四氟乙烯树脂PTFE、聚乙烯树脂PE、聚丙烯树脂PP中任意一种或多种的组合。 

聚酰胺改性环氧树脂复合材料层的原料组分和重量配比为：聚酰胺改性环氧树脂60份和纤维40份。聚酰胺改性环氧树脂的原料组分和重量配比为：6101环氧树脂60份、聚酰胺树12份、脂间苯二胺6份、二丁脂12份和丙酮10份，所述纤维是碳纤维、玻璃纤维、芳伦中任意一种或多种的组合。 

偶联剂是钛酸酯偶联剂TM-38S。 

水泥层由425—500—600高强水泥预制而成。 

高分子合金复合水泥供水管的制作方法，包括以下具体步骤： 

1)预制供水管的水泥层；本具体实施方式采用425—500—600高强水泥预制成各种规格的水泥管。

2)将树脂改性高分子合金材料（聚苯硫醚树脂PPS、聚醚醚酮树脂PEEK、聚醚砜树脂PES、聚苯醚树脂PPO、四氟乙烯树脂PTFE、聚乙烯树脂PE、聚丙烯树脂PP中任意一种或多种的组合）压延成薄片，并浸润液态偶联剂（钛酸酯偶联剂TM-38S），备用； 

3)配置制备粘接层所需的液态聚酰胺改性环氧树脂和纤维，备用。

在常温下在陶瓷罐中，配置液态聚酰胺改性环氧树脂（原料组分和重量配比为：6101环氧树脂60份、聚酰胺树12份、脂间苯二胺6份、二丁脂12份和丙酮10份），将纤维（碳纤维、玻璃纤维、芳伦中任意一种或多种的组合）整理备用。 

配置液态聚酰胺改性环氧树脂，具体的步骤为：按组分和重量配比准备原料，在陶瓷罐中将6101环氧树加热到80℃溶解搅匀、再将其冷却到30℃，此时加入聚酰胺树、脂间苯二胺、二丁脂混匀，最后在常温下、再加入丙酮混匀，备用。 

4)在水泥层内表面进行净化处理； 

5)将整理好的纤维浸透液态聚酰胺改性环氧树脂，将纤维贴于水泥层内壁。其中，液态聚酰胺改性环氧树脂和纤维的重量配比为：聚酰胺改性环氧树脂60份、纤维40份。液态聚酰胺改性环氧树脂在80℃—100℃的温度下固化4小时或常温固化240小时、使得聚酰胺改性环氧树脂和纤维在水泥层内壁上复合为粘接层；

6)在粘接层内表面喷上液态聚酰胺改性环氧树脂、将浸润液态偶联剂（钛酸酯偶联剂TM-38S）的树脂改性高分子合金材料薄片均匀贴满，在100℃的温度下固化4小时或常温固化240小时后，使得聚酰胺改性环氧树脂和偶联剂固化，在粘接层内壁上复合介面相容层和过流层。

实施例一 

该高分子合金复合水泥供水管由外至内依次为相互粘接的：水泥层、粘接层、介面相容层和过流层，其中：水泥层由600号高强水泥预制而成；粘接层是采用纤维作增强材料的聚酰胺改性环氧树脂复合材料层；介面相容层是固化后的钛酸酯偶联剂TM-38S层；过流层是树脂改性高分子合金材料层，具体是：聚苯硫醚树脂PPS层。

具体的：聚酰胺改性环氧树脂层的原料组分和重量配比为：聚酰胺改性环氧树脂60份和纤维40份。其中：聚酰胺改性环氧树脂的原料组分和重量配比为：6101环氧树脂60份、聚酰胺树12份、脂间苯二胺6份、二丁脂12份和丙酮10份；纤维是碳纤维。 

该高分子合金复合水泥供水管的制作方法，包括以下具体步骤： 

1)预制供水管的水泥层；

2)将聚苯硫醚树脂PPS材料压延成聚苯硫醚树脂PPS薄片，并浸润液态的钛酸酯偶联剂TM-38S，备用；

3)在常温下在陶瓷罐中，按上述组分、配比和方法配置液态的聚酰胺改性环氧树脂，整理碳纤维，备用。

4)在水泥层内表面进行净化处理； 

5)将整理好的碳纤维浸透液态聚酰胺改性环氧树脂，将碳纤维贴于水泥层内壁。液态聚酰胺改性环氧树脂在100℃的温度下固化4小时、使得聚酰胺改性环氧树脂和碳纤维在水泥层内壁上复合为粘接层；

6)在粘接层内表面喷上液态聚酰胺改性环氧树脂、将浸润液态钛酸酯偶联剂TM-38S的聚苯硫醚树脂PPS薄片均匀贴满，在100℃的温度下固化4小时后，使得聚酰胺改性环氧树脂和钛酸酯偶联剂TM-38S固化，在粘接层内壁上复合介面相容层和过流层。

实施例二 

该高分子合金复合水泥供水管由外至内依次为相互粘接的：水泥层、粘接层、介面相容层和过流层，其中：水泥层由500号高强水泥预制而成；粘接层是采用纤维作增强材料的聚酰胺改性环氧树脂复合材料层；介面相容层是固化后的钛酸酯偶联剂TM-38S层；过流层是树脂改性高分子合金材料层，具体是聚醚醚酮树脂PEEK。

具体的：聚酰胺改性环氧树脂层的原料组分和重量配比为：聚酰胺改性环氧树脂60份和纤维40份。其中：聚酰胺改性环氧树脂的原料组分和重量配比为：6101环氧树脂60份、聚酰胺树12份、脂间苯二胺6份、二丁脂12份和丙酮10份；纤维是玻璃纤维。 

该高分子合金复合水泥供水管的制作方法，包括以下具体步骤： 

1)预制供水管的水泥层；

2)将聚醚醚酮树脂PEEK材料压延成聚醚醚酮树脂PEEK薄片，并浸润液态的钛酸酯偶联剂TM-38S，备用；

3)在常温下在陶瓷罐中，按上述组分、配比和方法配置液态的聚酰胺改性环氧树脂，整理玻璃纤维，备用。

4)在水泥层内表面进行净化处理； 

5)将整理好的玻璃纤维浸透液态聚酰胺改性环氧树脂，将玻璃纤维贴于水泥层内壁。液态聚酰胺改性环氧树脂在常温下固化240小时、使得聚酰胺改性环氧树脂和玻璃纤维在水泥层内壁上复合为粘接层；

6)在粘接层内表面喷上液态聚酰胺改性环氧树脂、将浸润液态钛酸酯偶联剂TM-38S的聚醚醚酮树脂PEEK薄片均匀贴满，在常温下固化240小时后，使得聚酰胺改性环氧树脂和钛酸酯偶联剂TM-38S固化，在粘接层内壁上复合介面相容层和过流层。

实施例三 

该高分子合金复合水泥供水管由外至内依次为相互粘接的：水泥层、粘接层、介面相容层和过流层，其中：水泥层由425号高强水泥预制而成；粘接层是采用纤维作增强材料的聚酰胺改性环氧树脂复合材料层；介面相容层是固化后的钛酸酯偶联剂TM-38S层；过流层是树脂改性高分子合金材料层，具体是聚醚砜树脂PES和聚苯醚树脂PPO的组合。

具体的：聚酰胺改性环氧树脂层的原料组分和重量配比为：聚酰胺改性环氧树脂60份和纤维40份。其中：聚酰胺改性环氧树脂的原料组分和重量配比为：6101环氧树脂60份、聚酰胺树12份、脂间苯二胺6份、二丁脂12份和丙酮10份；纤维是芳伦。 

该高分子合金复合水泥供水管的制作方法，包括以下具体步骤： 

1)预制供水管的水泥层；

2)将聚醚砜树脂PES材料和聚苯醚树脂PPO材料分别压延成聚醚砜树脂PES薄片和聚苯醚树脂PPO薄片，并浸润液态的钛酸酯偶联剂TM-38S，备用；

3)在常温下在陶瓷罐中，按上述组分、配比和方法配置液态的聚酰胺改性环氧树脂，整理芳伦，备用。

4)在水泥层内表面进行净化处理； 

5)将整理好的芳伦浸透液态聚酰胺改性环氧树脂，将芳伦贴于水泥层内壁。液态聚酰胺改性环氧树脂在80℃的温度下固化4小时、使得聚酰胺改性环氧树脂和芳伦在水泥层内壁上复合为粘接层；

6)在粘接层内表面喷上液态聚酰胺改性环氧树脂、将浸润液态钛酸酯偶联剂TM-38S的聚醚砜树脂PES薄片和聚苯醚树脂PPO薄片均匀贴满，在100℃的温度下固化4小时后，使得聚酰胺改性环氧树脂和钛酸酯偶联剂TM-38S固化，在粘接层内壁上复合介面相容层和过流层。

采用其他的树脂改性高分子合金材料作为过流层的原料的方法与上述实施例类似，均属于本发明的保护范围，就不一一枚举。 

Claims (8)

1.一种高分子合金复合水泥供水管，其特征在于：所述供水管由外至内依次为：水泥层、粘接层、介面相容层和过流层，所述粘接层是粘合在水泥层内壁上、采用纤维作增强材料的聚酰胺改性环氧树脂复合材料层，过流层是树脂改性高分子合金材料层，介面相容层是联系粘接层和过流层的偶联剂。

2.根据权利要求1所述的高分子合金复合水泥供水管，其特征在于：所述树脂改性高分子合金材料层的原料为聚苯硫醚树脂PPS、聚醚醚酮树脂PEEK、聚醚砜树脂PES、聚苯醚树脂PPO、四氟乙烯树脂PTFE、聚乙烯树脂PE、聚丙烯树脂PP中任意一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的高分子合金复合水泥供水管，其特征在于：所述聚酰胺改性环氧树脂复合材料层的原料组分和重量配比为：聚酰胺改性环氧树脂60份和纤维40份。

4.根据权利要求3所述的高分子合金复合水泥供水管，其特征在于：所述聚酰胺改性环氧树脂的原料组分和重量配比为：6101环氧树脂60份、聚酰胺树12份、脂间苯二胺6份、二丁脂12份和丙酮10份，所述纤维是碳纤维、玻璃纤维、芳伦中任意一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的高分子合金复合水泥供水管，其特征在于：所述偶联剂是钛酸酯偶联剂TM-38S。

6.根据权利要求1所述的高分子合金复合水泥供水管，其特征在于：所述水泥层由425—500—600高强水泥预制而成。

7.根据权利要求1所述的高分子合金复合水泥供水管的制作方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

1)预制供水管的水泥层；

2)将树脂改性高分子合金材料压延成薄片，并浸润液态偶联剂，备用；

3)配置制备粘接层所需的液态聚酰胺改性环氧树脂和纤维，备用；

4)在水泥层内表面进行净化处理；

5)将纤维浸透液态聚酰胺改性环氧树脂，贴于水泥层内壁，在80℃—100℃的温度下固化4小时或常温固化240小时、形成水泥层内壁上复合粘接层；

6)在粘接层内表面喷上液态聚酰胺改性环氧树脂、将浸润液态偶联剂的树脂改性高分子合金材料薄片均匀贴满，在100℃的温度下固化4小时或常温固化240小时后，在粘接层内壁上复合介面相容层和过流层。

8.根据权利要求4或7所述的高分子合金复合水泥供水管的制作方法，其特征在于：所述步骤3）中，所述配置液态聚酰胺改性环氧树脂，具体是：按组分和重量配比准备原料，在陶瓷罐中将6101环氧树加热到80℃溶解搅匀、再将其冷却到30℃，此时加入聚酰胺树、脂间苯二胺、二丁脂混匀，最后再加入丙酮混匀备用。