CN103498974A - 一种轻质复合材料排气管及制备方法 - Google Patents
一种轻质复合材料排气管及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103498974A CN103498974A CN201310459257.9A CN201310459257A CN103498974A CN 103498974 A CN103498974 A CN 103498974A CN 201310459257 A CN201310459257 A CN 201310459257A CN 103498974 A CN103498974 A CN 103498974A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite material
- outlet pipe
- fibre
- reinforced aerogel
- metal tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/14—Compound tubes, i.e. made of materials not wholly covered by any one of the preceding groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D23/00—Producing tubular articles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
- F16L59/029—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials layered
Abstract
一种轻质复合材料排气管及制备方法，涉及复合材料技术领域，本发明采用纤维增强气凝胶作为隔热绝缘材料，可实现排气管的复合材料制备，不仅解决金属排气管的腐蚀问题，而且可以大大减轻排气管质量，满足水下对排气管轻量化、耐腐蚀的需求，同时保证了排气管的强度，本发明具有结构简单，生产成本低和隔热效果明显等特点。
Description
【技术领域】
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种轻质复合材料排气管及制备方法。
【背景技术】
已知的，复合材料通常由增强纤维与树脂基体以一定的成型工艺复合而成，具有轻质、高强、结构功能一体化、耐腐蚀、隐身等优点，且具有成型方便，工艺简单，周期短，以及易保养、不污染等优点，尤其以优异的耐腐蚀性在水下工程中得到广泛应用。
在水下用排气管由于排出气体的温度高达250℃以上，通常采用耐高温的金属材料制作，但金属排气管在水下易腐蚀，不易维修，一旦局部腐蚀，将面临报废，而且金属材料密度高、质量大，不利于排气管的轻量化。而通常的树脂基复合材料耐高温性能差，不能直接用于制作高温排气管，需首先进行隔热绝缘处理后方可使用。目前排气管用的隔热绝缘材料多为无机矿物棉，无机矿物棉容重大、隔热性能不理想，隔热后的温度仍高达100℃以上，使复合材料使用受到限制。
【发明内容】
为了克服上述技术的不足，本发明提供了一种轻质复合材料排气管及制备方法，本发明采用纤维增强气凝胶作为隔热绝缘材料，可实现排气管的复合材料制备，不仅解决金属排气管的腐蚀问题，而且可以大大减轻排气管质量，满足水下对排气管轻量化、耐腐蚀的需求，同时保证了排气管的强度。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种轻质复合材料排气管，包括金属管、纤维增强气凝胶、聚酰亚胺薄膜、手糊复合材料和缠绕成型复合材料，所述金属管的外缘面上设有纤维增强气凝胶，在所述纤维增强气凝胶的外缘面上设有至少一层聚酰亚胺薄膜，在所述聚酰亚胺薄膜的的外缘面上设有至少一层手糊复合材料，在所述手糊复合材料的外缘面上设有缠绕成型复合材料形成所述的轻质复合材料排气管。
所述的轻质复合材料排气管，所述金属管的壁厚为3mm。
所述的轻质复合材料排气管，所述纤维增强气凝胶的密度为150kg/m3～200kg/m3,总厚度为9mm。
一种轻质复合材料排气管的制备方法，所述方法包括如下步骤：
第一步、对金属管的制作和外表面的处理：根据排气管的实际要求，制备一定内径、壁厚3mm的金属管材，用干净棉布擦去金属管外表面的灰尘，用蘸取丙酮的棉布擦拭金属管外表面的油污和油渍；
第二步、在第一步的基础上，将纤维增强气凝胶裁成所需尺寸，根据纤维增强气凝胶的厚度，设计成一层或多层包覆在金属管的外表面，每层用三道聚酰亚胺胶带固定，当每层纤维增强气凝胶长度不够时，采取拼接的方式，每层的接缝错开，以保证隔热效果；
第三步、在第二步的基础上，裁切聚酰亚胺薄膜包覆在纤维增强气凝胶的外面，包覆层数为两层，接缝用聚酰亚胺胶带密封；
第四步、在第三步的基础上，用精度为1克的电子天平称取环氧树脂、固化剂及促进剂，用搅拌器搅拌均匀，静置后使用，其中环氧树脂：固化剂：促进剂=100：98：3；
第五步、在第第四步的基础上，裁切玻璃布，在烘箱中100℃下干燥2h，将干燥后的玻璃布用配好的环氧树脂溶液进行充分浸润，包覆在聚酰亚胺薄膜表面，玻璃布包覆层数为两层，保障无遗漏点，同时用刮板轻轻刮掉多余的树脂溶液；
第六步、将通过上述第五步骤获取的管材放在烘箱中，120℃固化4小时；
第七步、在第六步的基础上，将烘烤后的管材固定在缠绕机的一端，开启缠绕机，设定参数后，缠绕成型，缠绕用树脂体系为环氧树脂：固化剂：促进剂=100：98：3，纤维为E玻纤、S玻纤，缠绕厚度为3mm，缠绕完成后，将管材放置在烘箱中，120℃固化4小时，160℃固化4小时即完成了对轻质复合材料排气管的制备。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明所述的一种轻质复合材料排气管及制备方法，本发明采用纤维增强气凝胶作为隔热绝缘材料，可实现排气管的复合材料制备，不仅解决金属排气管的腐蚀问题，而且可以大大减轻排气管质量，满足水下对排气管轻量化、耐腐蚀的需求，同时保证了排气管的强度，本发明具有结构简单，生产成本低和隔热效果明显等特点。
【附图说明】
附图1是本发明轻质复合材料排气管的结构示意图；
在图中：1、金属管；2、纤维增强气凝胶；3、聚酰亚胺薄膜；4、手糊复合材料；5、缠绕成型复合材料。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1所述的一种轻质复合材料排气管，包括金属管1、纤维增强气凝胶2、聚酰亚胺薄膜3、手糊复合材料4和缠绕成型复合材料5，所述金属管1的壁厚为3mm，在金属管1的外缘面上设有纤维增强气凝胶2，所述纤维增强气凝胶2的密度为150kg/m3～200kg/m3,总厚度为9mm，在纤维增强气凝胶2的外缘面上设有至少一层聚酰亚胺薄膜3，在所述聚酰亚胺薄膜3的的外缘面上设有至少一层手糊复合材料4，在所述手糊复合材料4的外缘面上设有缠绕成型复合材料5形成所述的轻质复合材料排气管。
一种轻质复合材料排气管的制备方法，所述方法包括如下步骤：
第一步、对金属管1的制作和外表面的处理：根据排气管的实际要求，制备一定内径、壁厚3mm的金属管材，用干净棉布擦去金属管1外表面的灰尘，用蘸取丙酮的棉布擦拭金属管1外表面的油污和油渍；
第二步、在第一步的基础上，将纤维增强气凝胶2裁成所需尺寸，根据纤维增强气凝胶2的厚度，设计成一层或多层包覆在金属管1的外表面，每层用三道聚酰亚胺胶带固定，当每层纤维增强气凝胶2长度不够时，采取拼接的方式，每层的接缝错开，以保证隔热效果；
第三步、在第二步的基础上，裁切聚酰亚胺薄膜3包覆在纤维增强气凝胶2的外面，包覆层数为两层，接缝用聚酰亚胺胶带密封；
第四步、在第三步的基础上，用精度为1克的电子天平称取环氧树脂、固化剂及促进剂，用搅拌器搅拌均匀，静置后使用，其中环氧树脂：固化剂：促进剂=100：98：3；
第五步、在第第四步的基础上，裁切玻璃布，在烘箱中100℃下干燥2h，将干燥后的玻璃布用配好的环氧树脂溶液进行充分浸润，包覆在聚酰亚胺薄膜3表面，玻璃布包覆层数为两层，保障无遗漏点，同时用刮板轻轻刮掉多余的树脂溶液；
第六步、将通过上述第五步骤获取的管材放在烘箱中，120℃固化4小时；
第七步、在第六步的基础上，将烘烤后的管材固定在缠绕机的一端，开启缠绕机，设定参数后，缠绕成型，缠绕用树脂体系为环氧树脂：固化剂：促进剂=100：98：3，纤维为E玻纤、S玻纤，缠绕厚度为3mm，缠绕完成后，将管材放置在烘箱中，120℃固化4小时，160℃固化4小时即完成了对轻质复合材料排气管的制备。
本发明所述的复合材料排气管，解决了复合材料排气管的制备瓶颈技术，实现了排气管的轻质化及耐腐蚀，经该发明制备的排气管质量与金属管相比，可减少75%左右，且隔热效果明显，具体隔热情况见下表：
排气管隔热效果
| 序号 | 测试时间，小时 | 热面温度，℃ | 冷面温度，℃ | 备注 |
| 1 | 0 | 250 | 45～48 | 以热面度达到要求为0时 |
| 2 | 1 | 250±5 | 68～71 | |
| 3 | 2 | 250±5 | 85～88 | |
| 4 | 3 | 250±5 | 89～91 | |
| 5 | 4 | 250±5 | 89～91 | |
| 6 | 5 | 250±5 | 89～91 | |
| 7 | 7 | 250±5 | 89～91 | |
| 8 | 10 | 250±5 | 89～91 | |
| 9 | 15 | 250±5 | 89～91 | |
| 10 | 20 | 250±5 | 89～91 | |
| 11 | 24 | 250±5 | 89～91 |
本发明的具体实施例：
实施例一：
以内径为200mm、长1000mm的管材计算，同等厚度的钢质量为79kg,本发明制备的排气管质量为20.4kg，隔热效果见下表：
排气管隔热效果
| 序号 | 测试时间，小时 | 热面温度，℃ | 冷面温度，℃ | 备注 |
| 1 | 0 | 250 | 45 | 以热面度达到要求为0时 |
| 2 | 1 | 252 | 68 | |
| 3 | 2 | 248 | 88 | |
| 4 | 3 | 253 | 91 | |
| 5 | 4 | 249 | 90 | |
| 6 | 5 | 255 | 91 | |
| 7 | 7 | 247 | 89 | |
| 8 | 10 | 251 | 90 | |
| 9 | 15 | 246 | 90 | |
| 10 | 20 | 249 | 90 | |
| 11 | 24 | 255 | 91 |
实施例二：
以内径为150mm、长1000mm的管材计算，同等厚度的钢质量61kg,本发明制备的排气管质量为15.5kg，隔热效果见下表：
排气管隔热效果
| 序号 | 测试时间，小时 | 热面温度，℃ | 冷面温度，℃ | 备注 |
| 1 | 0 | 250 | 47 | 以热面度达到要求为0时 |
| 2 | 1 | 254 | 70 | |
| 3 | 2 | 247 | 86 | |
| 4 | 3 | 251 | 91 | |
| 5 | 4 | 249 | 89 | |
| 6 | 5 | 253 | 91 | |
| 7 | 7 | 246 | 90 | |
| 8 | 10 | 251 | 90 | |
| 9 | 15 | 248 | 91 | |
| 10 | 20 | 249 | 91 | |
| 11 | 24 | 252 | 91 |
实施例三：
以内径为100mm、长1000mm的管材计算，同等厚度的钢质量42kg,本发明制备的排气管质量为10.6kg，隔热效果见下表：
排气管隔热效果
| 序号 | 测试时间，小时 | 热面温度，℃ | 冷面温度，℃ | 备注 |
| 1 | 0 | 250 | 48 | 以热面度达到要求为0时 |
| 2 | 1 | 253 | 71 | |
| 3 | 2 | 252 | 85 | |
| 4 | 3 | 250 | 89 | |
| 5 | 4 | 255 | 91 | |
| 6 | 5 | 248 | 91 | |
| 7 | 7 | 247 | 90 | |
| 8 | 10 | 251 | 89 | |
| 9 | 15 | 249 | 91 | |
| 10 | 20 | 249 | 90 | |
| 11 | 24 | 250 | 91 |
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (4)
1.一种轻质复合材料排气管，包括金属管（1）、纤维增强气凝胶（2）、聚酰亚胺薄膜（3）、手糊复合材料（4）和缠绕成型复合材料（5），其特征是：所述金属管（1）的外缘面上设有纤维增强气凝胶（2），在所述纤维增强气凝胶（2）的外缘面上设有至少一层聚酰亚胺薄膜（3），在所述聚酰亚胺薄膜（3）的的外缘面上设有至少一层手糊复合材料（4），在所述手糊复合材料（4）的外缘面上设有缠绕成型复合材料（5）形成所述的轻质复合材料排气管。
2.根据权利要求1所述的轻质复合材料排气管，其特征是： 所述金属管（1）的壁厚为3mm。
3.根据权利要求1所述的轻质复合材料排气管，其特征是：所述纤维增强气凝胶（2）的密度为150kg/m3～200kg/m3,总厚度为9mm。
4.一种轻质复合材料排气管的制备方法，其特征是：所述方法包括如下步骤：
第一步、对金属管（1）的制作和外表面的处理：根据排气管的实际要求，制备一定内径、壁厚3mm的金属管材，用干净棉布擦去金属管（1）外表面的灰尘，用蘸取丙酮的棉布擦拭金属管（1）外表面的油污和油渍；
第二步、在第一步的基础上，将纤维增强气凝胶（2）裁成所需尺寸，根据纤维增强气凝胶（2）的厚度，设计成一层或多层包覆在金属管（1）的外表面，每层用三道聚酰亚胺胶带固定，当每层纤维增强气凝胶（2）长度不够时，采取拼接的方式，每层的接缝错开，以保证隔热效果；
第三步、在第二步的基础上，裁切聚酰亚胺薄膜（3）包覆在纤维增强气凝胶（2）的外面，包覆层数为两层，接缝用聚酰亚胺胶带密封；
第四步、在第三步的基础上，用精度为（1）克的电子天平称取环氧树脂、固化剂及促进剂，用搅拌器搅拌均匀，静置后使用，其中环氧树脂：固化剂：促进剂=100：98：3；
第五步、在第第四步的基础上，裁切玻璃布，在烘箱中100℃下干燥2h，将干燥后的玻璃布用配好的环氧树脂溶液进行充分浸润，包覆在聚酰亚胺薄膜（3）表面，玻璃布包覆层数为两层，保障无遗漏点，同时用刮板轻轻刮掉多余的树脂溶液；
第六步、将通过上述第五步骤获取的管材放在烘箱中，120℃固化4小时；
第七步、在第六步的基础上，将烘烤后的管材固定在缠绕机的一端，开启缠绕机，设定参数后，缠绕成型，缠绕用树脂体系为环氧树脂：固化剂：促进剂=100：98：3，纤维为E玻纤、S玻纤，缠绕厚度为3mm，缠绕完成后，将管材放置在烘箱中，120℃固化4小时，160℃固化4小时即完成了对轻质复合材料排气管的制备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310459257.9A CN103498974B (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种轻质复合材料排气管及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310459257.9A CN103498974B (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种轻质复合材料排气管及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103498974A true CN103498974A (zh) | 2014-01-08 |
| CN103498974B CN103498974B (zh) | 2015-11-18 |
Family
ID=49864210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310459257.9A Expired - Fee Related CN103498974B (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种轻质复合材料排气管及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103498974B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105673995A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-06-15 | 江苏洁润管业有限公司 | 一种纳米气凝胶保温管道 |
| CN115163269A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-10-11 | 福安市隆凯电机有限公司 | 一种发电机组排气管穿板结构 |
| CN117386895A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-12 | 江苏中圣管道工程技术有限公司 | 基于双层硬化防护层的环保型预制保温管道及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2008233375A1 (en) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Harrill Ashley CHALLENOR | Pipe Insulation |
| US20100279044A1 (en) * | 2006-05-03 | 2010-11-04 | Usa As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Aerogel / Polymer Composite Materials |
| CN102153102A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-08-17 | 北京航空航天大学 | 一种聚酰亚胺增强的粘土气凝胶材料及其制备方法 |
| CN103302876A (zh) * | 2013-04-27 | 2013-09-18 | 恩斯盟防静电材料(镇江)有限公司 | 通过连续工艺生产防静电片材的工艺方法 |
-
2013
- 2013-09-30 CN CN201310459257.9A patent/CN103498974B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100279044A1 (en) * | 2006-05-03 | 2010-11-04 | Usa As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Aerogel / Polymer Composite Materials |
| AU2008233375A1 (en) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Harrill Ashley CHALLENOR | Pipe Insulation |
| CN102153102A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-08-17 | 北京航空航天大学 | 一种聚酰亚胺增强的粘土气凝胶材料及其制备方法 |
| CN103302876A (zh) * | 2013-04-27 | 2013-09-18 | 恩斯盟防静电材料(镇江)有限公司 | 通过连续工艺生产防静电片材的工艺方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105673995A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-06-15 | 江苏洁润管业有限公司 | 一种纳米气凝胶保温管道 |
| CN115163269A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-10-11 | 福安市隆凯电机有限公司 | 一种发电机组排气管穿板结构 |
| CN117386895A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-12 | 江苏中圣管道工程技术有限公司 | 基于双层硬化防护层的环保型预制保温管道及其制备方法 |
| CN117386895B (zh) * | 2023-12-12 | 2024-03-19 | 江苏中圣管道工程技术有限公司 | 基于双层硬化防护层的环保型预制保温管道及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103498974B (zh) | 2015-11-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103322854B (zh) | 一种复合材料发射筒及其制备方法 | |
| WO2017177709A1 (zh) | 一种小口径的竹缠绕复合管及其制造方法 | |
| CN200986066Y (zh) | 高效节能保温管 | |
| CN107932931A (zh) | 一种大面积高效率的碳纤维包覆工艺 | |
| CN103498974A (zh) | 一种轻质复合材料排气管及制备方法 | |
| CN101927574A (zh) | 同晶结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法 | |
| CN105443879A (zh) | 城市供热工程用复合管及其加工工艺 | |
| CN101122229B (zh) | 石油测井仪器专用非金属复合材料绝缘体与金属体的粘接方法 | |
| CN104988437A (zh) | 纤维增强金属基复合材料的三维各向同性化的方法 | |
| CN114409423A (zh) | 一种耐高温轻质交替复合陶瓷隔热屏的制备方法 | |
| CN104948901A (zh) | 具有薄壁金属内衬结构的高温高压气瓶的制造方法 | |
| CN104401106A (zh) | 一种纤维增强金属复合材料的制备方法 | |
| CN201170438Y (zh) | 一种热压罐内腔保温结构装置 | |
| CN105065499B (zh) | 一种包含绝缘止裂层的碳纤维同步器齿环 | |
| CN108119705B (zh) | 一种异径竹缠绕管结构及其制备方法 | |
| CN105383117A (zh) | 一种高弹模增强纤维与铝合金复合材料及其制备工艺 | |
| CN202251424U (zh) | 一种聚氨酯复合胶辊 | |
| CN103557380B (zh) | 耐磨管道及其制备方法 | |
| CN101007453A (zh) | 氟塑料复合制品及其制造方法 | |
| CN105415806A (zh) | 一种高延性模增强纤维与铝合金复合材料及其制备工艺 | |
| CN104900320A (zh) | 一种智慧能源用超柔性绞合型碳纤维复合芯及其制作方法 | |
| CN205048014U (zh) | 浸润处理的非金属纤维复合管及生产设备 | |
| CN109454891A (zh) | 一种耐磨耐燃的碳纤维管加工工艺 | |
| CN111055545A (zh) | 一种用于墙体保温的玄武岩纤维保温墙板及其制备方法 | |
| CN202769087U (zh) | 钢丝增强玻璃钢复合材料管道 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151118 Termination date: 20210930 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |