CN104847977A - 一种玻璃钢聚氨酯tpu复合管及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管，其包括由外至内依次设置的外保护层、外增强层、夹砂结构层、内增强层和内衬层；所述的外保护层为石英砂与不饱和聚酯树脂复合层，所述的外增强层为玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的夹砂结构层为石英砂、玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的内增强层为玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的内衬层为低游离纳米聚氨酯层。本发明还公开了一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管的制造工艺。本发明具有可靠性、安全性以及经济性，主要用于矿浆输送、盐卤输送、海水淡化、防腐耐磨工艺管线，具有轻质高强、抗腐蚀、高耐磨、使用寿命长、运行和维修成本低等特点，可为建设工程节约大量资金。

Description

一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管及其制造工艺。

背景技术

现有的自来水厂使用的通水管道，大多采用金属管道或者普通的塑料管。金属管道虽然比较结实耐用，但是质量重、易腐蚀、易生锈、易结垢，成本也比较高；普通的塑料管虽然质量轻、耐腐蚀，但是却存在着长期输水易结垢、密封性差、随极端天气变化易破裂、长期饮用对人体有害等缺点。因此，开发一种性能优良、输水对人体无害的管道成为人们亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管，其括由外至内依次设置的外保护层、外增强层、夹砂结构层、内增强层和内衬层；所述的外保护层为石英砂与不饱和聚酯树脂复合层，所述的外增强层为玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的夹砂结构层为石英砂、玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的内增强层为玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的内衬层为低游离纳米聚氨酯层。

进一步地，所述的不饱和聚酯树脂为邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯、乙烯基树脂和卤代不饱和聚酯中的一种或几种。

进一步地，所述的低游离纳米聚氨酯层，以重量份计，包括组份：

100份的低游离PU预聚体；

12～12.5份的MOCA；以及

3.36～5.625份的蒙脱土。

进一步地，所述低游离PU预聚体由摩尔比为6:1的低游离TDI与PTMG的混合制得。

进一步地，所述PTMG的相对分子量为2000。

本发明的另一方面公布了一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管的制造工艺，其包括以下步骤：

(1)预先对玻璃钢管道内壁进行打磨、粗糙工艺；

(2)根据客户要求的管道参数，设计程序，设计管道生产工艺配方，并输入与中央控制室PC相连的PLC机中自动生成机器投入程序；

(3)弹性体浇注机在PC控制下自动将各种原材料按配方设定量投入到高速旋转着的玻璃钢管道内，在模具高速旋转所产生的离心力作用下，加热固化成型；

(4)PC自动跟踪每根管道生产时的设备和物料数据，并储存打印备查。

石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2，石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，莫氏硬度7，性脆无解理，贝壳状断口，油脂光泽，密度为2.65，堆积密度(1-20目为1.6)，20-200目为1.5，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微溶于KOH溶液，熔点1750℃；其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性。

不饱和聚酯树脂，一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。通常，聚酯化缩聚反应是在190～220℃进行,直至达到预期的酸值(或粘度)，在聚酯化缩反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂，其耐腐蚀性，电性能和阻燃性强，且价格较便宜。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。英文原名为：glass fiber。成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料。玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好(特别是玻璃棉)，抗拉强度高，电绝缘性好。但是玻璃纤维性脆，耐磨性较差，通过与石英砂和不饱和聚酯树脂复合，能够显著提高玻璃纤维的韧性和耐磨性。

低游离纳米聚氨酯与扩链剂的混合粘度较小，加工流动性较好，从而制造的产品比较均匀；并且，凝胶后固化速度较快，脱模时间较短，强伸性能与常规PU弹性体相当，但回弹值较大，压缩永久变形较小，动态性能较好。

本发明所达到的有益效果是：

本发明提供的玻璃钢聚氨酯TPU复合管，具有可靠性、安全性以及经济性，主要用于矿浆输送、盐卤输送、海水淡化、防腐耐磨工艺管线，具有轻质高强、抗腐蚀、高耐磨、使用寿命长、运行和维修成本低等特点，可为建设工程节约大量资金。

(1)轻质高强：玻璃钢聚氨酯复合管道比重为1.5～1.8，对于相同管径的单位长度重量，只有碳素钢的1/4、玻璃钢聚氨酯复合管只有铸铁管的1/5，预应力砼管的1/10，在施工中降低了吊装费用，提高了安装速度；

(2)水力学特性好：这一特性在给排水领域应用尤为突出，其水力特性好：可以节省管网泵送费用、减少管径尺寸、缩短泵送时间以及长期输水不结垢，无需清污，使水质不受二次污染。

(3)耐水耐腐蚀性能好：玻璃钢聚氨酯复合管道的耐腐蚀性能优良，减少了防腐费用，延长了使用寿命；同时由于不生锈，使输水水质不受二次污染，还能用于输送污水、泥浆、海水等介质。

(4)耐压：按工艺要求的压力，设计、制造管道和管件，以工艺要求的1.5倍压力进行水压试验。

(5)接口密封性好，不渗漏，不会破裂，增加管道运行可靠性。

(6)无毒，可用于输送饮用水(内衬低游离纳米聚氨酯材料，得到美国FDA认证)。

(7)耐高低温性能优异，可以在零下30°、高温100°运行，还具有一定的保温性能。

(8)高抗撕裂强度，具有良好的粘接性能、以及在高硬度下仍具有高弹性等特点，尤其是耐磨性能显著提高，比较普通聚氨酯材料其耐磨性能提高10倍。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管，其括由外至内依次设置的外保护层1、外增强层2、夹砂结构层3、内增强层4和内衬层5；所述的外保护层1为石英砂与不饱和聚酯树脂复合层，所述的外增强层2为玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的夹砂结构层3为石英砂、玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的内增强层4为玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的内衬层5为低游离纳米聚氨酯层。

其中，所述的不饱和聚酯树脂为邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯、乙烯基树脂和卤代不饱和聚酯中的一种或几种。

其中，所述的低游离纳米聚氨酯层，以重量份计，包括组份：

100份的低游离PU预聚体；

12～12.5份的MOCA；以及

3.36～5.625份的蒙脱土。

其中，所述低游离PU预聚体由摩尔比为6:1的低游离TDI与PTMG的混合制得。

其中，所述PTMG的相对分子量为2000。

本发明的另一方面公布了一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管的制造工艺，其包括以下步骤：

(1)预先对玻璃钢管道内壁进行打磨、粗糙工艺；

(2)根据客户要求的管道参数，设计程序，设计管道生产工艺配方，并输入与中央控制室PC相连的PLC机中自动生成机器投入程序；

(3)弹性体浇注机在PC控制下自动将各种原材料按配方设定量投入到高速旋转着的玻璃钢管道内，在模具高速旋转所产生的离心力作用下，加热固化成型；

(4)PC自动跟踪每根管道生产时的设备和物料数据，并储存打印备查。

本发明所达到的有益效果是：

(1)轻质高强：玻璃钢聚氨酯复合管道比重为1.5～1.8，对于相同管径的单位长度重量，只有碳素钢的1/4、玻璃钢聚氨酯复合管只有铸铁管的1/5，预应力砼管的1/10，在施工中降低了吊装费用，提高了安装速度；

(2)水力学特性好：这一特性在给排水领域应用尤为突出，其水力特性好：可以节省管网泵送费用、减少管径尺寸、缩短泵送时间以及长期输水不结垢，无需清污，使水质不受二次污染。

(3)耐水耐腐蚀性能好：玻璃钢聚氨酯复合管道的耐腐蚀性能优良，减少了防腐费用，延长了使用寿命；同时由于不生锈，使输水水质不受二次污染，还能用于输送污水、泥浆、海水等介质。

(4)耐压：按工艺要求的压力，设计、制造管道和管件，以工艺要求的1.5倍压力进行水压试验。

(5)接口密封性好，不渗漏，不会破裂，增加管道运行可靠性。

(6)无毒，可用于输送饮用水(内衬低游离纳米聚氨酯材料，得到美国FDA认证)。

(7)耐高低温性能优异，可以在零下30°、高温100°运行，还具有一定的保温性能。

(8)高抗撕裂强度，具有良好的粘接性能、以及在高硬度下仍具有高弹性等特点，尤其是耐磨性能显著提高，比较普通聚氨酯材料其耐磨性能提高10倍。。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管，其特征在于，包括由外至内依次设置的外保护层、外增强层、夹砂结构层、内增强层和内衬层；所述的外保护层为石英砂与不饱和聚酯树脂复合层，所述的外增强层为玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的夹砂结构层为石英砂、玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的内增强层为玻璃纤维与不饱和聚酯树脂复合层，所述的内衬层为低游离纳米聚氨酯层。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管，其特征在于，所述的不饱和聚酯树脂为邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯、乙烯基树脂和卤代不饱和聚酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管，其特征在于，所述的低游离纳米聚氨酯层，以重量份计，包括组份：

100份的低游离PU预聚体；

12～12.5份的MOCA；

以及3.36～5.625份的蒙脱土。

4.根据权利要求3所述的一种玻璃钢聚氨酯TPU复合管，其特征在于，所述低游离PU预聚体由摩尔比为6:1的低游离TDI与PTMG的混合制得。

5.如权利要求4所述的低游离纳米耐磨聚氨酯配方，其特征在于，所述PTMG的相对分子量为2000。

6.一种如权利要求1～5所述玻璃钢聚氨酯TPU复合管的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预先对玻璃钢管道内壁进行打磨、粗糙工艺；

(2)根据客户要求的管道参数，设计程序，设计管道生产工艺配方，并输入与中央控制室PC相连的PLC机中自动生成机器投入程序；

(3)弹性体浇注机在PC控制下自动将各种原材料按配方设定量投入到高速旋转着的玻璃钢管道内，在模具高速旋转所产生的离心力作用下，加热固化成型；

(4)PC自动跟踪每根管道生产时的设备和物料数据，并储存打印备查。