CN108679326A - 一种气凝胶隔热保温复合管及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气凝胶隔热保温复合管及其生产工艺，该复合管包括截面呈环状并套装在一起且沿轴向方向向两端无限延长的内层超高分子聚乙烯和外层交联聚乙烯，内层超高分子聚乙烯和外层交联聚乙烯之间一体设置有其轴向长度与内、外层轴向长度一致的钢丝网防护保温层，钢丝网防护保温层由钢丝网骨架和气凝胶溶液组成，气凝胶溶液涂覆在钢丝网骨架上。本发明在钢丝网骨架上涂覆了气凝胶溶液，使得气凝胶填充于钢丝网骨架的网格内，形成立体交织结构，大大提高了管道的耐磨性、抗压性、抗冲击性、抗折性、保温性等性能；同时，保证了优良的保温效果和便捷的实施要求，又杜绝了传统保温层的安全隐患，并且环保。
Description
技术领域
本发明属于复合管技术领域，特别涉及一种气凝胶隔热保温复合管及其生产工艺。
背景技术
我国主要石油及天然气多分布于沙漠、沼泽或山区，自然环境较为恶劣，铺设钢制管道时受自然环境的影响十分严重，又由于地面沉降、山体滑坡等原因使输送管道极其容易出现损坏现象。而且，在现有的技术中广泛采用的供热管道保温材料一般为有机高分子发泡树脂(酚醛泡沫材料、泡沫聚氨酯塑料、泡沫聚苯乙烯塑料、泡沫脲醛树脂，泡沫橡胶，钙塑绝热板等)，存在耐热性差，易燃并在燃烧时会发出有害气体等技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题之一，提供一种气凝胶隔热保温复合管及其生产工艺，能够在增加管道强度的同时，达到保温效果。
为了实现本发明的目的，采用的技术方案是：
一种气凝胶隔热保温复合管，包括截面呈环状并套装在一起且沿轴向方向向两端无限延长的内层超高分子聚乙烯和外层交联聚乙烯，所述内层超高分子聚乙烯和外层交联聚乙烯之间一体设置有其轴向长度与内、外层轴向长度一致的钢丝网防护保温层，所述钢丝网防护保温层由钢丝网骨架和气凝胶溶液组成，所述气凝胶溶液涂覆在钢丝网骨架上，使得气凝胶填充于钢丝网骨架的网格内。
进一步，所述钢丝网骨架的网格呈矩形，矩形钢丝网骨架包含螺旋钢丝和平行钢丝。
进一步，所述钢丝网骨架的网格呈菱形，菱形钢丝网骨架包含左螺旋钢丝和右螺旋钢丝。
进一步，所述气凝胶溶液由溶剂和气凝胶粉末混合而成。
进一步，所述气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶、氧化钛气凝胶、氧化铝气凝胶中的一种或几种。
进一步，所述钢丝网防护保温层通过热熔胶以融合方式分别与内层超高分子聚乙烯的外壁、外层交联聚乙烯的内壁粘接为整体。
一种气凝胶隔热保温复合管的生产工艺，包括如下步骤：
S1，内层超高分子聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入管模具，以制备内层超高分子聚乙烯管备用；
S2，在反应釜内依次加入70～96份的溶剂、1～2.3份分散剂、1～2份稳定剂，且每次加入一种试剂后使得反应釜内溶液搅拌均匀后再加入下一种试剂，最后使得加入的试剂混合均匀即获得溶剂；
S3，选取55～65份气凝胶放置于真空烘箱内干燥，再采用气流粉碎机对预筛选的气凝胶进行粉碎，然后过筛进行筛选，以获得粒径为1～200μm的气凝胶粉末；
S4，将步骤S2获得的溶剂与步骤S3制备的气凝胶粉末搅拌均匀，以获得气凝胶溶液；
S5，将步骤S4制备的气凝胶溶液涂覆于钢丝网骨架上，将内层超高分子聚乙烯管通过牵引机进入缠绕机，在内层管的外表面以42或45度的角度缠绕钢丝网骨架，形成钢丝网防护保温层，钢丝网骨架至少缠绕一层，并使用胶层挤出机挤出熔融状态的环氧树脂将钢丝网骨架与内层管粘接在一起；
S6，最后，外层交联聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入外层管模具，在钢丝网防护保温层的外表面成型外层交联聚乙烯管。
进一步，所述步骤S2中的搅拌速度为1000r/min。
进一步，所述步骤S3中，在温度为100～120℃，负压0.05～0.1Mpa条件下干燥3h。
进一步，所述步骤S3中，通过研磨气量为4～7m3/min的气流粉碎机进粉碎，且粉碎时间为2～3h。
本发明具有的有益效果：
1、本发明的管道是由内层超高分子聚乙烯、外层交联聚乙烯和钢丝网防护保温层复合成型的，具有较高的拉伸强度、弯曲强度、保温性能及高抗冲击性能。
2、本发明在钢丝网骨架上涂覆了气凝胶溶液，使得气凝胶填充于钢丝网骨架的网格内，形成立体交织结构，大大提高了管道的耐磨性、抗压性、抗冲击性、抗折性、保温性等性能；同时，该结构保证了优良的保温效果和便捷的实施要求，又杜绝了传统保温层的安全隐患，并且环保。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的复合管层结构示意图；
图中所示：1-外层交联聚乙烯，2-钢丝网防护保温层，3-内层超高分子聚乙烯。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。
实施例1
如图1所示，一种气凝胶隔热保温复合管，包括截面呈环状并套装在一起且沿轴向方向向两端无限延长的内层超高分子聚乙烯3和外层交联聚乙烯1，所述内层超高分子聚乙烯3和外层交联聚乙烯1之间一体设置有其轴向长度与内、外层轴向长度一致的钢丝网防护保温层2，所述钢丝网防护保温层2由钢丝网骨架和气凝胶溶液组成，所述气凝胶溶液涂覆在钢丝网骨架上，使得气凝胶填充于钢丝网骨架的网格内。当然，本发明中的内层超高分子聚乙烯、外层交联聚乙烯的材料、结构都可以根据需要进行自行选择。
其中，所述钢丝网骨架的网格呈矩形，矩形钢丝网骨架包含螺旋钢丝和平行钢丝。或者，所述钢丝网骨架的网格呈菱形，菱形钢丝网骨架包含左螺旋钢丝和右螺旋钢丝。
一种气凝胶隔热保温复合管的生产工艺，包括如下步骤：
S1，内层超高分子聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入管模具，以制备内层超高分子聚乙烯管备用；
S2，在反应釜内依次加入70份的溶剂、1份分散剂、1份稳定剂，且每次加入一种试剂后使得反应釜内溶液搅拌均匀后再加入下一种试剂，搅拌速度为1000r/min，最后使得加入的试剂混合均匀即获得溶剂；
S3，选取55份气凝胶放置于真空烘箱内干燥，在温度为100℃，负压0.05Mpa的条件下干燥3h，再采用气流粉碎机对预筛选的气凝胶进行粉碎，研磨气量为4m3/min的气流粉碎机进粉碎，且粉碎时间为2h，然后过筛进行筛选，以获得粒径为50μm的气凝胶粉末；
S4，将步骤S2获得的溶剂与步骤S3制备的气凝胶粉末搅拌均匀，以获得气凝胶溶液；
S5，将步骤S4制备的气凝胶溶液涂覆于钢丝网骨架上，将内层超高分子聚乙烯管通过牵引机进入缠绕机，在内层管的外表面以42度的角度缠绕钢丝网骨架，形成钢丝网防护保温层，钢丝网骨架至少缠绕一层，并使用胶层挤出机挤出熔融状态的环氧树脂将钢丝网骨架与内层管粘接在一起；
S6，最后，外层交联聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入外层管模具，在钢丝网防护保温层的外表面成型外层交联聚乙烯管。
实施例2
复合管的管结构同实施例1，只是生产工艺参数有所差别。
一种气凝胶隔热保温复合管的生产工艺，包括如下步骤：
S1，内层超高分子聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入管模具，以制备内层超高分子聚乙烯管备用；
S2，在反应釜内依次加入96份的溶剂、2.3份分散剂、2份稳定剂，且每次加入一种试剂后使得反应釜内溶液搅拌均匀后再加入下一种试剂，搅拌速度为1000r/min，最后使得加入的试剂混合均匀即获得溶剂；
S3，选取65份气凝胶放置于真空烘箱内干燥，在温度为120℃，负压0.1Mpa的条件下干燥3h，再采用气流粉碎机对预筛选的气凝胶进行粉碎，研磨气量为7m3/min的气流粉碎机进粉碎，且粉碎时间为3h，然后过筛进行筛选，以获得粒径为200μm的气凝胶粉末；
S4，将步骤S2获得的溶剂与步骤S3制备的气凝胶粉末搅拌均匀，以获得气凝胶溶液；
S5，将步骤S4制备的气凝胶溶液涂覆于钢丝网骨架上，将内层超高分子聚乙烯管通过牵引机进入缠绕机，在内层管的外表面以45度的角度缠绕钢丝网骨架，形成钢丝网防护保温层，钢丝网骨架至少缠绕一层，并使用胶层挤出机挤出熔融状态的环氧树脂将钢丝网骨架与内层管粘接在一起；
S6，最后，外层交联聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入外层管模具，在钢丝网防护保温层的外表面成型外层交联聚乙烯管。
实施例3
复合管的管结构同实施例1，只是生产工艺参数有所差别。
一种气凝胶隔热保温复合管的生产工艺，包括如下步骤：
S1，内层超高分子聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入管模具，以制备内层超高分子聚乙烯管备用；
S2，在反应釜内依次加入80份的溶剂、1.5份分散剂、1.5份稳定剂，且每次加入一种试剂后使得反应釜内溶液搅拌均匀后再加入下一种试剂，搅拌速度为1000r/min，最后使得加入的试剂混合均匀即获得溶剂；
S3，选取60份气凝胶放置于真空烘箱内干燥，在温度为110℃，负压0.08Mpa的条件下干燥3h，再采用气流粉碎机对预筛选的气凝胶进行粉碎，研磨气量为6m3/min的气流粉碎机进粉碎，且粉碎时间为2.5h，然后过筛进行筛选，以获得粒径为100μm的气凝胶粉末；
S4，将步骤S2获得的溶剂与步骤S3制备的气凝胶粉末搅拌均匀，以获得气凝胶溶液；
S5，将步骤S4制备的气凝胶溶液涂覆于钢丝网骨架上，将内层超高分子聚乙烯管通过牵引机进入缠绕机，在内层管的外表面以42度的角度缠绕钢丝网骨架，形成钢丝网防护保温层，钢丝网骨架至少缠绕一层，并使用胶层挤出机挤出熔融状态的环氧树脂将钢丝网骨架与内层管粘接在一起；
S6，最后，外层交联聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入外层管模具，在钢丝网防护保温层的外表面成型外层交联聚乙烯管。
本发明制得的管道经试验证明，其具有优异地耐磨性、抗压性、抗冲击性、抗折性、保温性，特别是其蠕变强度，该强度随使用时间的变化不显著，管道使用寿命可达七八十年之久。
本发明的管道适用范围广，如原油开采、液体输送等，在原油开采过程中，该管道可充分利用地层热量来满足原油开采的工艺要求，取缔了原工艺中的热流体循环、电加热系统，节省了大量的燃料、电能及人员费用等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种气凝胶隔热保温复合管，其特征在于，包括截面呈环状并套装在一起且沿轴向方向向两端无限延长的内层超高分子聚乙烯和外层交联聚乙烯，所述内层超高分子聚乙烯和外层交联聚乙烯之间一体设置有其轴向长度与内、外层轴向长度一致的钢丝网防护保温层，所述钢丝网防护保温层由钢丝网骨架和气凝胶溶液组成，所述气凝胶溶液涂覆在钢丝网骨架上，使得气凝胶填充于钢丝网骨架的网格内。
2.根据权利要求1所述的一种气凝胶隔热保温复合管，其特征在于，所述钢丝网骨架的网格呈矩形，矩形钢丝网骨架包含螺旋钢丝和平行钢丝。
3.根据权利要求1所述的一种气凝胶隔热保温复合管，其特征在于，所述钢丝网骨架的网格呈菱形，菱形钢丝网骨架包含左螺旋钢丝和右螺旋钢丝。
4.根据权利要求1所述的一种气凝胶隔热保温复合管，其特征在于，所述气凝胶溶液由溶剂和气凝胶粉末混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种气凝胶隔热保温复合管，其特征在于，所述气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶、氧化钛气凝胶、氧化铝气凝胶中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种气凝胶隔热保温复合管，其特征在于，所述钢丝网防护保温层通过热熔胶以融合方式分别与内层超高分子聚乙烯的外壁、外层交联聚乙烯的内壁粘接为整体。
7.一种气凝胶隔热保温复合管的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1，内层超高分子聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入管模具，以制备内层超高分子聚乙烯管备用；
S2，在反应釜内依次加入70～96份的溶剂、1～2.3份分散剂、1～2份稳定剂，且每次加入一种试剂后使得反应釜内溶液搅拌均匀后再加入下一种试剂，最后使得加入的试剂混合均匀即获得溶剂；
S3，选取55～65份气凝胶放置于真空烘箱内干燥，再采用气流粉碎机对预筛选的气凝胶进行粉碎，然后过筛进行筛选，以获得粒径为1～200μm的气凝胶粉末；
S4，将步骤S2获得的溶剂与步骤S3制备的气凝胶粉末搅拌均匀，以获得气凝胶溶液；
S5，将步骤S4制备的气凝胶溶液涂覆于钢丝网骨架上，将内层超高分子聚乙烯管通过牵引机进入缠绕机，在内层管的外表面以42或45度的角度缠绕钢丝网骨架，形成钢丝网防护保温层，并使用胶层挤出机挤出熔融状态的环氧树脂将钢丝网骨架与内层管粘接在一起；
S6，最后，外层交联聚乙烯管挤塑机挤出聚乙烯进入外层管模具，在钢丝网防护保温层的外表面成型外层交联聚乙烯管。
8.根据权利要求7所述的一种气凝胶隔热保温复合管的生产工艺，其特征在于，所述步骤S2中的搅拌速度为1000r/min。
9.根据权利要求7所述的一种气凝胶隔热保温复合管的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3中，在温度为100～120℃，负压0.05～0.1Mpa条件下干燥3h。
10.根据权利要求7所述的一种气凝胶隔热保温复合管的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3中，通过研磨气量为4～7m3/min的气流粉碎机进粉碎，且粉碎时间为2～3h。
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