CN104497557A - 一种复合材料管道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料管道及其制备方法，该复合材料管道由下列重量份的原料配制而成：聚酰胺140-150、石墨纤维30-40、碳纤维20-30、环氧基咪唑型四氟硼酸盐6-8、丙醇14-16、丁酮10-15、马来酸酐接枝聚乙烯7-9、苯代三聚氰胺5-7、环氧树脂8-10、聚乙烯醇4-8、邻羟基苯甲酸苯酯7-11、二苯甲烷二异氰酸酯8-12、氨基三甲氧基硅烷10-12、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯9-13、三氧化二锑5-6、导电炭黑3-5、硬脂酸铝5-9、马来酸二正辛基锡2-4、碘化亚铜3-7、二硫化钼2-4、助剂母粒8-10；本发明制得的管道具有耐潮湿、耐盐水海水、抗老化性好、耐日晒光曝以及耐高温等优异的性能，可以广泛的应用在压缩空气系统，润滑系统，可燃性油类的流体管路，液压管路。

Description

一种复合材料管道及其制备方法
技术领域
 本发明涉及一种复合材料管道，具体地说是涉及一种复合材料管道及其制备方法。
背景技术
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。在巨大的市场需求牵引下，复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。
海上石油或气体矿藏的开采中必须使用软管连接在平台周围的各种装置。这些管必须在可能长时间里经受住灼热的油、气体、水和至少两种上述产物的混合物的作用，而且还需要耐潮湿，耐盐水海水，抗老化性好，耐日晒光曝，这对管道的性能要求很高。所以开发一种能在高温高湿使用环境下具有优异的表面，且能保持优异的力学性能、尺寸稳定性以及阻燃性能的复合材料管道非常有必要。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种复合材料管道及其制备方法，可以使其在高温高湿的使用环境下具有优异的表面，且能保持优异的力学性能、尺寸稳定性以及阻燃性能。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种复合材料管道，其特征在于，由下列重量份的原料配制而成：聚酰胺140-150、石墨纤维30-40、碳纤维20-30、环氧基咪唑型四氟硼酸盐6-8、丙醇14-16、丁酮10-15、马来酸酐接枝聚乙烯7-9、苯代三聚氰胺5-7、环氧树脂8-10、聚乙烯醇4-8、邻羟基苯甲酸苯酯7-11、二苯甲烷二异氰酸酯8-12、氨基三甲氧基硅烷10-12、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯9-13、三氧化二锑5-6、导电炭黑3-5、硬脂酸铝5-9、马来酸二正辛基锡2-4、碘化亚铜3-7、二硫化钼2-4、助剂母粒8-10；
所述助剂母粒由下列重量份的原料制成：纳米二氧化硅10-12、环氧大豆油6-8、乙炔黑5-7、蒙脱土4-5、氢氧化镁7-9、氧化锌2-3、己二酸二辛酯8-10、2，4-二羟基二苯甲酮3-5、硬脂酸钡2-4、碘化钾7-9、双十二碳醇酯6-8、亚磷酸酯抗氧化剂4-8；
所述助剂母粒的制备方法如下：将纳米二氧化硅、乙炔黑、蒙脱土、氢氧化镁、氧化锌、碘化钾混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，混合研磨50-60分钟后输入双螺杆挤出造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
一种复合材料管道的制备方法，包括以下步骤：
    （1）将石墨纤维、碳纤维浸泡于环氧基咪唑型四氟硼酸盐、丙醇、丁酮的混合液中，待石墨纤维、碳纤维完全浸润后，过滤后置于50-60℃下烘干，得到表面改性的石墨纤维、碳纤维；
    （2）将三氧化二锑、导电炭黑、硬脂酸铝、马来酸二正辛基锡、碘化亚铜、二硫化钼混合后研磨，再加入聚酰胺、马来酸酐接枝聚乙烯、苯代三聚氰胺、环氧树脂等其他剩余原料在高混机中高速混合均匀后送入捏合机进行捏合，获得混合物料；
    （3）将混合物料以及表面改性的石墨纤维、碳纤维按配比一起送入双螺杆挤出机中，在挤出机挤出后经过水冷、切粒和干燥，得到聚酰胺复合材料颗粒；
    （4）将步骤（3）得到的复合材料颗粒送入特定的管材生产线上经过成型机定径、牵引、冷却定型制成管材，得到所需复合材料管道。
本发明的有益效果：
本发明以聚酰胺为基料，以石墨纤维和碳纤维为增强体，通过添加偶联剂、抗氧剂等一些改性原料，使制得的管道具有耐潮湿、耐盐水海水、抗老化性好、耐日晒光曝以及耐高温等优异的性能，可以广泛的应用在压缩空气系统，润滑系统，可燃性油类的流体管路，液压管路。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种复合材料管道，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚酰胺140、石墨纤维30、碳纤维20、环氧基咪唑型四氟硼酸盐6、丙醇14、丁酮10、马来酸酐接枝聚乙烯7、苯代三聚氰胺5、环氧树脂8、聚乙烯醇4、邻羟基苯甲酸苯酯7、二苯甲烷二异氰酸酯8、氨基三甲氧基硅烷10、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯9、三氧化二锑5、导电炭黑3、硬脂酸铝5、马来酸二正辛基锡2、碘化亚铜3、二硫化钼2、助剂母粒8；所述助剂助剂母粒由下列重量份（kg）的原料制成：纳米二氧化硅10、环氧大豆油6、乙炔黑5、蒙脱土4、氢氧化镁7、氧化锌2、己二酸二辛酯8、2，4-二羟基二苯甲酮3、硬脂酸钡2、碘化钾7、双十二碳醇酯6、亚磷酸酯抗氧化剂4；制备方法是：将纳米二氧化硅、乙炔黑、蒙脱土、氢氧化镁、氧化锌、碘化钾混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，混合研磨50-60分钟后输入双螺杆挤出造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
一种复合材料管道的制备方法，包括以下步骤：
    （1）将石墨纤维、碳纤维浸泡于环氧基咪唑型四氟硼酸盐、丙醇、丁酮的混合液中，待石墨纤维、碳纤维完全浸润后，过滤后置于50-60℃下烘干，得到表面改性的石墨纤维、碳纤维；
    （2）将三氧化二锑、导电炭黑、硬脂酸铝、马来酸二正辛基锡、碘化亚铜、二硫化钼混合后研磨，再加入聚酰胺、马来酸酐接枝聚乙烯、苯代三聚氰胺、环氧树脂等其他剩余原料在高混机中高速混合均匀后送入捏合机进行捏合，获得混合物料；
    （3）将混合物料以及表面改性的石墨纤维、碳纤维按配比一起送入双螺杆挤出机中，在挤出机挤出后经过水冷、切粒和干燥，得到聚酰胺复合材料颗粒；
    （4）将步骤（3）得到的复合材料颗粒送入特定的管材生产线上经过成型机定径、牵引、冷却定型制成管材，得到所需复合材料管道。
实施例2：
一种复合材料管道，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚酰胺145、石墨纤维35、碳纤维25、环氧基咪唑型四氟硼酸盐7、丙醇15、丁酮13、马来酸酐接枝聚乙烯8、苯代三聚氰胺6、环氧树脂9、聚乙烯醇6、邻羟基苯甲酸苯酯9、二苯甲烷二异氰酸酯10、氨基三甲氧基硅烷11、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯11、三氧化二锑5.5、导电炭黑4、硬脂酸铝7、马来酸二正辛基锡3、碘化亚铜5、二硫化钼3、助剂母粒9；所述助剂助剂母粒由下列重量份（kg）的原料制成：纳米二氧化硅11、环氧大豆油7、乙炔黑6、蒙脱土4.5、氢氧化镁8、氧化锌2.5、己二酸二辛酯9、2，4-二羟基二苯甲酮4、硬脂酸钡3、碘化钾8、双十二碳醇酯7、亚磷酸酯抗氧化剂6；制备方法是：将纳米二氧化硅、乙炔黑、蒙脱土、氢氧化镁、氧化锌、碘化钾混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，混合研磨50-60分钟后输入双螺杆挤出造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
制备方法同实施例1。
实施例3：
一种复合材料管道，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚酰胺150、石墨纤维40、碳纤维30、环氧基咪唑型四氟硼酸盐8、丙醇16、丁酮15、马来酸酐接枝聚乙烯9、苯代三聚氰胺7、环氧树脂10、聚乙烯醇8、邻羟基苯甲酸苯酯11、二苯甲烷二异氰酸酯12、氨基三甲氧基硅烷12、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯13、三氧化二锑6、导电炭黑5、硬脂酸铝9、马来酸二正辛基锡4、碘化亚铜7、二硫化钼4、助剂母粒10；所述助剂助剂母粒由下列重量份（kg）的原料制成：纳米二氧化硅12、环氧大豆油8、乙炔黑7、蒙脱土5、氢氧化镁9、氧化锌3、己二酸二辛酯10、2，4-二羟基二苯甲酮5、硬脂酸钡4、碘化钾9、双十二碳醇酯8、亚磷酸酯抗氧化剂8；制备方法是：将纳米二氧化硅、乙炔黑、蒙脱土、氢氧化镁、氧化锌、碘化钾混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，混合研磨50-60分钟后输入双螺杆挤出造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
制备方法同实施例1。
上述实施例1-3制得的复合材料管道的性能检测结果见表1。
表1 实施例1-3制得的复合材料管道的性能检测结果
  实施例1 实施例2 实施例3
阻燃性能 FV-0 FV-0 FV-0
拉伸屈服强度，Mpa 70.8 76. 5 72.3
断裂伸长率，% 358 373 412
缺口冲击强度，KJ/㎡ 34.8 31.5 29.4
表面电阻，Ω 4.6×105 8.7×105 9.3×104

Claims (2)

1. 一种复合材料管道，其特征在于，由下列重量份的原料配制而成：聚酰胺140-150、石墨纤维30-40、碳纤维20-30、环氧基咪唑型四氟硼酸盐6-8、丙醇14-16、丁酮10-15、马来酸酐接枝聚乙烯7-9、苯代三聚氰胺5-7、环氧树脂8-10、聚乙烯醇4-8、邻羟基苯甲酸苯酯7-11、二苯甲烷二异氰酸酯8-12、氨基三甲氧基硅烷10-12、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯9-13、三氧化二锑5-6、导电炭黑3-5、硬脂酸铝5-9、马来酸二正辛基锡2-4、碘化亚铜3-7、二硫化钼2-4、助剂母粒8-10；
所述助剂母粒由下列重量份的原料制成：纳米二氧化硅10-12、环氧大豆油6-8、乙炔黑5-7、蒙脱土4-5、氢氧化镁7-9、氧化锌2-3、己二酸二辛酯8-10、2，4-二羟基二苯甲酮3-5、硬脂酸钡2-4、碘化钾7-9、双十二碳醇酯6-8、亚磷酸酯抗氧化剂4-8；
所述助剂母粒的制备方法如下：将纳米二氧化硅、乙炔黑、蒙脱土、氢氧化镁、氧化锌、碘化钾混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，混合研磨50-60分钟后输入双螺杆挤出造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料管道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将石墨纤维、碳纤维浸泡于环氧基咪唑型四氟硼酸盐、丙醇、丁酮的混合液中，待石墨纤维、碳纤维完全浸润后，过滤后置于50-60℃下烘干，得到表面改性的石墨纤维、碳纤维；
（2）将三氧化二锑、导电炭黑、硬脂酸铝、马来酸二正辛基锡、碘化亚铜、二硫化钼混合后研磨，再加入聚酰胺、马来酸酐接枝聚乙烯、苯代三聚氰胺、环氧树脂等其他剩余原料在高混机中高速混合均匀后送入捏合机进行捏合，获得混合物料；
（3）将混合物料以及表面改性的石墨纤维、碳纤维按配比一起送入双螺杆挤出机中，在挤出机挤出后经过水冷、切粒和干燥，得到聚酰胺复合材料颗粒；
（4）将步骤（3）得到的复合材料颗粒送入特定的管材生产线上经过成型机定径、牵引、冷却定型制成管材，得到所需复合材料管道。
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