一种玄武岩纤维复合管及其制备方法
技术领域
本发明涉及天然纤维材料领域,且特别涉及一种玄武岩纤维复合管及其制备方法。
背景技术
目前,现有的复合管主要为金属复合管、碳纤维复合管和玻璃纤维复合管。上述的复合管主要存在耐腐蚀性差、材质脆化和成本较高的问题。
因此,开发由新材料制备的复合管,以改善现有复合管的上述问题显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维复合管的制备方法,以玄武岩纤维为原料制备复合管。
本发明的另一目的在于提供一种玄武岩纤维复合管,具有耐腐性好、材质轻化和成本较低的特点。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种玄武岩纤维复合管的制备方法,包括:
在淋涂第一胶衣的模具缠绕表面毡,并且在缠绕表面毡的同时继续淋涂第一胶衣形成表面毡层。在表面毡层缠绕针织毡形成针织毡层,滚压后得到内衬。在内衬缠绕浸润第二胶衣的玄武岩纤维,进行固化和脱模。
一种玄武岩纤维复合管,根据上述的玄武岩纤维复合管的制备方法制得。
本发明实施例的的有益效果是:
本发明实施例的玄武岩纤维复合管的制备方法,以表面毡为基材制得内衬,再以玄武岩纤维为骨架材料维缠绕于内衬的外表面,能够快速制备玄武岩纤维复合管。
本发明实施例的玄武岩纤维复合管,具有耐腐性好、材质轻化和成本较低的特点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的玄武岩纤维复合管及其制备方法进行具体说明。
一种玄武岩纤维复合管的制备方法,包括:
在模具的外表面缠绕第一隔离膜。
其中,可以根据所要制备的玄武岩纤维复合管的尺寸合理选用模具。选择相应的模具后,进一步确认:
⑴检查模具轴头是否松动和/或开焊。若模具存在上述问题需在玄武岩纤维复合管制备前将问题排除。
⑵检查模具是否偏心。将模具的偏心量控制在合理的范围内,以保证制备的玄武岩纤维复合管的质量。例如:制备DN300~DN800的玄武岩纤维复合管,模具的偏心量以≤6mm为宜;制备>DN800的玄武岩纤维复合管,模具的偏心量以≤8mm为宜。
⑶检查模具的平整和光滑。为了确保模具的平整,模具的筒体不平处需要用原子灰补平,模具的承口处和插口处的切刀槽需要uong滑石粉腻子补平。为了确保模具的光滑度,模具外表面的在使用时需要打蜡,而且,承口变径处树脂胶滴需要及时清理。
第一隔离膜为塑料薄膜。第一隔离膜为塑料薄膜,优选为非苯乙烯溶解的塑料薄膜,更优选为聚乙烯薄膜、聚氯乙烯簿膜、聚苯乙烯薄膜、聚酯薄膜、聚丙烯薄膜或聚酰胺薄膜。通过将第一隔离膜无褶皱和无松动的缠绕于模具,能够防止玄武岩纤维复合管在制备过程中的第一胶衣和第二胶衣渗漏到模具,有利于玄武岩纤维复合管的脱模。
作为优选,第一隔离膜以宽度为200~500mm的带状塑料薄膜为宜,可以根据模具的尺寸进行合理选择。缠绕于模具的筒体且相互邻接第一隔离膜的具有一定的搭接宽度。搭接宽度以0.5~5cm为宜,优选为1~3cm。
在本发明的其它实现方案中,若选用模具包括承接处和插接处,则缠绕于的承接处和插接处的第一隔离膜的搭接宽度以第一隔离膜宽度的1/3~2/3为宜。
在20~30℃的温度下,在缠绕第一隔离膜的模具淋涂第一胶衣。此时,淋涂于模具的第一胶衣能够在模具的外表面形成均匀的涂层,并保证第一胶衣的含量能够浸透表面毡。
第一胶衣由以下方法制得:按照质量比为100:1~3:3~6将树脂、促进剂和固化剂混合。
其中,树脂为选自不饱和聚酯树脂。不饱和聚酯树脂可以选自邻苯二甲酸型不饱和聚酯、间苯二甲酸型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯和乙烯基酯型不饱和聚酯中的至少一种。例如,不饱和聚酯树脂例如可以具体为191型树脂、196型树脂、197型树脂或198型树脂。
促进剂为无色钴水,无色钴水为不饱和聚酯树脂20~25℃固化成型的无色促进剂。无色钴水与不饱和聚酯树脂固化后呈无色和无味;而且,具有固化性能良好、放热温度较低和浇注体不开裂等特点。
固化剂为过氧化甲乙酮,通过过氧化甲乙酮引发不饱和聚酯树脂发生,从而加快不饱和聚酯树脂的固化。
在20~30℃的温度下,在淋涂第一胶衣的模具缠绕表面毡,并且在缠绕表面毡的同时继续淋涂上述的第一胶衣,表面毡层内第一胶衣的质量含量为85~95%,优选为90~92.5%。使用压辊对其滚压形成表面毡层。在绕要表面毡的过程中,需要保证表面毡的无褶皱、无污染和无破损。
表面毡选自聚酯表面毡和玄武岩表面毡中的至少一种。以输送饮用水为例,以玄武岩表面毡为宜。
在表面毡的外表面缠绕针织毡。在20~30℃的温度下,在表面毡的外表面淋涂第一胶衣后,将针织毡缠绕于表面毡的外表面。使用压辊对其滚压,得到内衬。
作为优选,缠绕于模具的表面毡,相互邻接表面毡的搭接宽度以1~2cm为宜。
为了保证将内衬内的气泡压除,在内衬的外表面缠绕网格布。在20~30℃的温度下,在内衬的外表面淋涂第一胶衣后,将网格布缠绕于内衬的外表面,之后,使用压辊对其滚压即可。将网格布均匀和平整的缠绕于内衬,将内衬内气泡压除的同时能够起到增强内衬的均匀性、平整性和致密性的作用,还增强了内衬的强度。
作为优选,缠绕于内衬的网格布,相互邻接网格布的搭接宽度以1~5cm为宜,优选为1~4cm。
将上述的模具联同内衬移至固化站。在固化站内,以红外线烘烤内衬加快内衬制备过程中多次淋涂的第一胶衣的固化,得到防渗漏、塑性好和耐高温的内衬。
承上述,内衬为玄武岩纤维复合管的防护层结构,具有防渗漏、防腐蚀、耐高温和气密性的特点。进一步,通过选用塑性好和无毒性第一胶衣,保证了玄武岩纤维能够达到输送饮用水的标准。
在内衬外表面缠绕浸润第二胶衣的玄武岩纤维。
其中,玄武岩纤维是玄武岩纤维复合管的骨架材料,可以由以下方式制得:
以玄武岩矿石为原料,将破碎后玄武岩矿石在1450℃~1550℃的温度下进行熔融,得到熔融物。将熔融物通过拉丝漏板先拉成粗纤维后,再将粗纤维由拉丝机拉制成连续的玄武岩纤维。
将制得的玄武岩纤维送至南京玻璃纤维研究设计院质检中心(即:国家玻璃纤维产品质量监督检验中心),按照GB/T 25-45-2010对玄武岩纤维进行性能检测,其检验报告为:玻纤质检(TSW)字,第(16060418)号。其检测结果如表1。可以理解,玄武岩纤维具备如表1的技术指标。
表1玄武岩纤维技术指标
注1:耐碱性处理条件为:试样在60℃的温度和1.0mol/L的NaOH溶液中浸泡120min。
耐温处理条件为:试样在300℃的温度下放置120min。
注2:浸胶纱试样采用SW2511-1A/BS环氧树脂。固化条件:25℃的温度下处理24h,80℃的温度下处理8h。浸胶纱拉伸强度和拉伸弹性模量以玻璃密度为2.60g/cm3进行计算。
注3:棒状复合材料采用金陵帝斯曼树脂有限公司生产的P65-901不饱和聚酯树脂制作。固化条件:20~20℃的温度下处理24h,80℃的温度下处理24h。棒状复合材料玻璃纤维质量含量为63.6%。
从表1可以看出,采用上述技术指标的玄武岩纤维制得的玄武岩纤维复合管,具有了较强的耐温性和耐腐性,同时,具有较高的机械强度。
作为优选,玄武岩纤维为玄武岩纤维无捻粗纱。即将多股玄武岩纤维原丝浸润后合股,即得。优选地,玄武岩无捻纱的差级为1000~5000tex,例如为1200tex、2400tex或4800tex。
第二胶衣由以下方法制得:按照质量比为100:0.5~1.5:3~5将树脂、促进剂和固化剂混合。
其中,第二胶衣的树脂、促进剂和固化剂均与第一胶衣相同,在此不做赘述。
在内衬缠绕玄武岩纤维的步骤包括:
⑴将经第二胶衣浸润的玄武岩纤维在内衬的外表面缠绕多层,形成第一环向层。可以理解,第一环向层的玄武岩纤维无捻粗纱的缠绕方向基本垂直于模具的轴向。
在缠绕第一环向层过程中,要保证玄武岩纤维无捻粗纱依次缠绕,相邻的玄武岩纤维无捻粗纱之间无交叉。此外,在缠绕第一环向层时,还要保证玄武岩纤维无捻粗纱在第二胶衣充分浸润。
⑵将经第二胶衣浸润的玄武岩纤维与第一环向层呈角度缠绕于第一环向层多层,形成第一交叉层。可以理解,第一交叉层的玄武岩纤维无捻粗纱的缠绕方向与模具的轴向具有角度。即第一交叉层的玄武岩纤维无捻粗纱的缠绕方向与第一环向层的玄武岩纤维无捻粗纱的缠绕方向具有角度。
在缠绕第一交叉层过程中,要保证玄武岩纤维无捻粗纱依次缠绕,相邻的玄武岩纤维无捻粗纱之间无交叉。此外,在缠绕第一交叉层时,还要保证玄武岩纤维无捻粗纱在第二胶衣充分浸润。
⑶将经第二胶衣浸润的玄武岩纤维与第一交叉层成角度缠绕于第一交叉层多层,形成第二交叉成。可以理解,第二交叉层的玄武岩纤维无捻粗纱的缠绕方向与第一交叉层的玄武岩纤维无捻粗纱的缠绕方向具有角度,且第二交叉层的玄武岩纤维无捻粗纱的缠绕方向与第一环向层的玄武岩纤维无捻粗纱的缠绕方向不重合。也可以理解,第一交叉层的玄武岩纤维无捻粗纱与第二交叉层的玄武岩纤维无捻粗纱呈网格状相交。
在缠绕第二交叉层过程中,要保证玄武岩纤维无捻粗纱依次缠绕,相邻的玄武岩纤维无捻粗纱之间无交叉。
⑷将第二胶衣浸润的玄武岩纤维与第二交叉层呈角度缠绕于第二交叉层,形成第二环向层。可以理解,第二环向层的玄武岩纤维无捻粗纱的缠绕方向基本垂直于模具的轴向。
承上述,通过将玄武岩纤维采用第一环向层、第一交叉层、第二交叉层和第二环向层的方式,相邻的层级之间形成交叉从而增强玄武岩纤维复合管的机械强度。
为了避免缠绕玄武岩纤维的内衬在进行固化时,内部的第一胶衣和第二胶衣渗漏,在玄武岩纤维层的外表面缠绕第二隔离膜。将第二隔离膜平稳服帖于第二环向层的外表面,并保证缠绕过程中第二隔离膜无褶皱、无纵向波纹和无环向波纹。
其中,第二隔离膜选用聚酯薄膜。
将缠绕第二隔离膜的基材进行固化、修整和脱模。
通过修整过程,可以对玄武岩纤维复合管的管头进行切割整平。若选用模具包括承接处和插接处,在修正过程中还可以对玄武岩纤维复合管的插接口的插接部件进行打磨。
一种根据上述的玄武岩纤维复合管的制备方法制得的玄武岩纤维复合管。具有机械强高和质量轻化的特点。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
制备DN200的玄武岩纤维复合管。
选用DN200的模具,在模具的外表面缠绕塑料薄膜。
在22℃的温度下,将第一胶衣淋涂于塑料薄膜的外表面。在塑料薄膜的外表面缠绕表面毡,并且在缠绕表面毡的同时继续淋涂第一胶衣形成表面毡层。其中,表面毡为玄武岩表面毡。在表面毡层缠绕针织毡形成针织毡层,滚压后得到内衬。在内衬表面缠绕网格布。
其中,第一胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:1:3混合。
在缠绕网格布的内衬的外表面缠绕浸润第二胶衣的玄武岩纤维。其中,浸润第二胶衣的玄武岩纤维在内衬的外表面缠绕第一环向层、第一交叉层、第二交叉层和第二环向层。
其中,第二胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:0.5:3混合。
在玄武岩纤维的外表面缠绕聚酯薄膜后,进行固化和脱模。
将实施例1制得的玄武岩纤维复合管送至贵州省疾病预防控制中心,按照卫生部《生活饮用水卫生规范》(2001版)和《生活饮用水标准检验方法》GB/T5750对其进行检测。样品型号为Φ200mm,样品数量为20块,样品受理编号为:HJ2016-0405。检测结果见表2。
表2Φ200玄武岩纤维复合管检测结果
从表2可以看出,实施例1制备的玄武岩纤维复合管能够达到输送饮用水的要求。
实施例2
制备DN600的玄武岩纤维复合管。
选用DN200的模具,在模具的外表面缠绕塑料薄膜。
在25的温度下,将第一胶衣淋涂于塑料薄膜的外表面。在塑料薄膜的外表面缠绕表面毡,并且在缠绕表面毡的同时继续淋涂塑料薄膜形成表面毡层。其中,表面毡为玄武岩表面毡。在表面毡层缠绕针织毡形成针织毡层,滚压后得到内衬。在内衬表面缠绕网格布。
其中,第一胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:1.5:4混合。
在缠绕网格布的内衬的外表面缠绕浸润第二胶衣的玄武岩纤维。其中,浸润第二胶衣的玄武岩纤维在内衬的外表面缠绕第一环向层、第一交叉层、第二交叉层和第二环向层。
其中,第二胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:0.7:3.5混合。
在玄武岩纤维的外表面缠绕聚酯薄膜后,进行固化和脱模。
将实施例2制得的玄武岩纤维复合管送至贵州省疾病预防控制中心,按照卫生部《生活饮用水卫生规范》(2001版)和《生活饮用水标准检验方法》GB/T5750对其进行检测。样品型号为Φ600mm,样品数量为10cm×15cm×13块,样品受理编号为:HJ2016-0585。检测结果见表3。
表3Φ600玄武岩纤维复合管检测结果
从表3可以看出,实施例2制备的玄武岩纤维复合管能够达到输送饮用水的要求。
实施例3
制备DN500的玄武岩纤维复合管。
选用DN500的模具,在模具的外表面缠绕塑料薄膜。
在25℃的温度下,将第一胶衣淋涂于塑料薄膜的外表面。在塑料薄膜的外表面缠绕表面毡,并且在缠绕表面毡的同时继续淋涂第一胶衣形成表面毡层。其中,表面毡为玄武岩表面毡。在表面毡层缠绕针织毡形成针织毡层,滚压后得到内衬。在内衬表面缠绕网格布。
其中,第一胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:2:5混合。
在缠绕网格布的内衬的外表面缠绕浸润第二胶衣的玄武岩纤维。其中,浸润第二胶衣的玄武岩纤维在内衬的外表面缠绕第一环向层、第一交叉层、第二交叉层和第二环向层。
其中,第二胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:1:4混合。
在玄武岩纤维的外表面缠绕聚酯薄膜后,进行固化和脱模。
将实施例3制得的玄武岩纤维复合管送至华南检测中心,按照《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》GB/T1447-2005和《玻璃纤维增强塑料夹砂管》GB/T21238-2007对其进行检测。样品型号为Φ500mm×8mm。编号:CDP1600100。检测结果见表4。
表4Φ500玄武岩纤维复合管检测结果
从表4可以看出,实施例3制备的玄武岩纤维复合管具有较好的拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂延伸率。同时具备较高的环刚度,是一种优良的复合管。
实施例4
制备DN600-24的玄武岩纤维复合管。
选用DN600的模具,在模具的外表面缠绕塑料薄膜。
在25℃的温度下,将第一胶衣淋涂于塑料薄膜的外表面。在塑料薄膜的外表面缠绕表面毡,并且在缠绕表面毡的同时继续淋涂第一胶衣形成表面毡层。其中,表面毡为玄武岩表面毡。在表面毡层缠绕针织毡形成针织毡层,滚压后得到内衬。在内衬表面缠绕网格布。
其中,第一胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:2.5:5混合。
在缠绕网格布的内衬的外表面缠绕浸润第二胶衣的玄武岩纤维。其中,浸润第二胶衣的玄武岩纤维在内衬的外表面缠绕第一环向层、第一交叉层、第二交叉层和第二环向层。
其中,第二胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:1.3:4.5混合。
在玄武岩纤维的外表面缠绕聚酯薄膜,进行固化和脱模。
将实施例4制得的玄武岩纤维复合管送至贵州省建材产品质量监督检验院,按照《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》GB/T1447-2005和《玻璃纤维增强塑料夹砂管》GB/T21238-2007对其进行检测。样品数量:2根。规格型号:DN600-24。报告编号:60806201。检测结果见表5。
表5DN600-24玄武岩纤维复合管检测结果
从表5可以看出,实施例4制备的玄武岩纤维复合管具有较好的拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂延伸率。同时具备较高的环刚度,是一种优良的复合管。
实施例5
制备DN600-48的玄武岩纤维复合管。
选用DN600的模具,在模具的外表面缠绕塑料薄膜。
在28℃的温度下,将第一胶衣淋涂于塑料薄膜的外表面。在塑料薄膜的外表面缠绕表面毡,并且在缠绕表面毡的同时继续淋涂第一胶衣形成表面毡层。其中,表面毡为玄武岩表面毡。在表面毡层缠绕针织毡形成针织毡层,滚压后得到内衬。在内衬表面缠绕网格布。
其中,第一胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:3:6混合。
在缠绕网格布的内衬的外表面缠绕浸润第二胶衣的玄武岩纤维。其中,浸润第二胶衣的玄武岩纤维在内衬的外表面缠绕第一环向层、第一交叉层、第二交叉层和第二环向层。
其中,第二胶衣为不饱和聚酯树脂树脂、促进剂和固化剂按照质量比为100:1.5:5混合。
在玄武岩纤维的外表面缠绕聚酯薄膜,进行固化和脱模。
将实施例4制得的玄武岩纤维复合管送至贵州省建材产品质量监督检验院,按照《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》GB/T1447-2005和《玻璃纤维增强塑料夹砂管》GB/T21238-2007对其进行检测。样品数量:2根。规格型号:DN600-48。报告编号:60806101。检测结果见表6。
表6DN600-24玄武岩纤维复合管检测结果
检测项目 |
计量单位 |
检验方法 |
检测结果 |
环刚度 |
kN/m2 |
GB/T21238-2007 |
13.0 |
轴向拉伸强度 |
kN/m2 |
GB/T1447-2005 |
281 |
环向拉伸强度 |
kN/m2 |
GB/T1447-2005 |
1502 |
轴向断裂伸长率 |
% |
GB/T1447-2005 |
1.5 |
环向断裂伸长率 |
% |
GB/T1447-2005 |
1.2 |
从表6可以看出,实施例5制备的玄武岩纤维复合管具有较好的拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂延伸率。同时具备较高的环刚度,是一种优良的复合管。
综上所述,本发明实施例的玄武岩纤维复合管的制备方法,以表面毡为基材制得内衬,再以玄武岩纤维为骨架材料维缠绕于内衬的外表面,能够快速制备玄武岩纤维复合管。
本发明实施例的玄武岩纤维复合管,具有耐腐性好、材质轻化和成本较低的特点。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。