CN108976717A - 一种常温固化的高压环氧管道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种常温固化的高压环氧管道及其制备方法，该方法包括：常温固化环氧树脂胶液的配制，模具处理，缠绕成型，常温固化。所述的高压环氧管道由环氧树脂100份、固化剂10‑16份、消泡剂、0.1‑0.2份、玻璃纤维缠绕纱260‑340份制成。本发明提供的常温固化高压环氧管道制备方法可以在25‑40℃常温条件下实现固化、不需要耗费能源进行加热处理，可克服现有高压环氧管道的150‑160℃高温固化的缺点，可节约生产成本和能源，而且能大幅减轻高压环氧管道生产时对环境的污染破坏。

Description

一种常温固化的高压环氧管道及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及一种复合管道的制备方法，具体涉及一种通过玻璃纤维增强环氧树脂在常温下固化的工艺来制造高压环氧管道的方法。
背景技术
由于环氧管道具有优良的耐腐蚀性能、耐疲劳性能，具有更长的使用寿命，而且重量轻，安装成本低等优点，所以被广泛地用于石油化工、城市给排水、温泉管线等领域。
但环氧树脂在常温下活性较低，常温下几乎不发生反应，现有技术采用的酸酐固化环氧体系和芳香胺固化环氧体系均需要加热到150～160℃进行固化，这对生产设备的要求较高，需要提供大量热能，生产过程中能量损耗严重，且多采用蒸汽加热固化的生产方式，对环境也会产生较大的影响。
因此，很有必要在现有技术的基础上，提供一种能够在常温下可固化的树脂体系来生产高压环氧管道。
来减少能量消耗，降低环氧管道的生产成本，实现绿色生产，并且能够减少高压环氧管道的缠绕设备问题，更加便捷地实现大口径环氧管道的生产。
发明内容
发明目的：本发明的目的，是为了实现在不加热的条件下，在常温下进行高压环氧管道的生产，本发明工艺设计合理，可操作性强，成本低，质量易控制，环保性好。
技术方案：为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：
一种常温固化的高压环氧管道，它是有下列重量份数的原料制成：
环氧树脂100份、固化剂10-16份、消泡剂0.1-0.2份、玻璃纤维缠绕纱260-340份。
以上所述的一种常温固化的高压环氧管道，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，固化剂为三乙烯四胺，消泡剂为丙烯酸酯聚合物。
配方筛选实验如下：
1、取环氧树脂100份、甲基四氢苯胺固化剂80-90份、二甲基苄胺1-2份、消泡剂0.1-0.2份、玻璃纤维缠绕纱260-340份。混合后在25℃条件下，24小时未固化、加热至150℃时，发生固化。不适宜作为常温固化配方
2、取环氧树脂100份、苯二胺固化剂25-30份、聚醚胺7-12份、消泡剂0.1-0.2份、玻璃纤维缠绕纱260-340份。混合后在25℃条件下15-16小时固化、固化时间较长不适宜作为常温固化配方
3、取环氧树脂100份、苯二胺固化剂40-50份、聚醚胺15-18份、消泡剂0.1-0.2份、玻璃纤维缠绕纱260-340份。混合后在25℃条件下15-16小时固化、固化剂用量对固化时间未造成较大影响，固化时间较长不适宜作为常温固化配方
4、取环氧树脂100份、三乙烯四胺固化剂5-10份、消泡剂0.1-0.2份、玻璃纤维缠绕纱260-340份。混合后在25℃条件下8-9小时固化，固化时间较长不适宜作为常温固化配方
5、取环氧树脂100份、三乙烯四胺固化剂10-16份、消泡剂0.1-0.2份、玻璃纤维缠绕纱260-340份。混合后在25℃条件下1-2小时固化，固化时间适宜作为常温固化配方
6、取环氧树脂100份、三乙烯四胺固化剂17-20份、消泡剂0.1-0.2份、玻璃纤维缠绕纱260-340份。混合后在25℃条件下0.4-0.5小时固化，并出现焦黄色，固化时间太快且反应剧烈，不适宜作为常温固化配方。
本发明所述的常温固化的高压环氧管道的制备方法，它包括步骤有常温固化环氧树脂胶液的配制，缠绕成型和常温固化。
一种常温固化的高压环氧管道的制备方法，它包括以下步骤：
(a)环氧树脂常温固化胶液体系的配置
先将环氧树脂和固化剂搅拌混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌混合均匀；
(b)缠绕成型，具体方法为：
首先将模具清理干净，然后在模具表面均匀涂刷脱模剂；然后根据压力要求计算管道壁厚、切点数、铺层数、铺层顺序相关工作参数，并输入高压玻璃钢管道缠绕机，将玻璃纤维缠绕纱挂入纱架；启动缠绕机试验线型是否完整，当试验线型完整后，将胶液倒入胶槽，进行缠绕过程，控制缠绕速度；
(c)常温固化
当缠绕达到要求的设计厚度后，表面缠绕一层聚酯薄膜，然后在常温下固化，固化完成后脱模，得到高压环氧管道。
作为优选以上所述的一种常温固化的高压环氧管道的制备方法，它包括以下步骤：
(a)环氧树脂常温固化胶液体系的配置
先将环氧树脂和固化剂搅拌混合2～4分钟，然后加入消泡剂，搅拌混合5～10分钟。
(b)缠绕成型，具体方法为：
首先将模具清理干净，然后在模具表面均匀涂刷脱模剂；然后根据压力要求计算管道壁厚、切点数、铺层数、铺层顺序相关工作参数，并输入高压玻璃钢管道缠绕机，将玻璃纤维缠绕纱挂入纱架；启动缠绕机试验线型是否完整，当试验线型完整后，将胶液倒入胶槽，进行缠绕过程，控制缠绕速度在1-60米/分(可根据管径大小选择)；
(c)常温固化
当缠绕达到要求的设计厚度后，表面缠绕一层聚酯薄膜，然后在25-40℃常温下固化1～2h，固化完成后脱模，得到高压环氧管道。
作为特别优选的方案，以上所述的一种常温固化的高压环氧管道的制备方法，包括以下步骤：
(a)环氧树脂常温固化胶液体系配置；
具体材料及配置方法如下：
分别称取50kg环氧树脂、5～6.75kg固化剂和0.05～0.1kg消泡剂，先将环氧树脂和固化剂搅拌混合2分钟，然后加入消泡剂，搅拌混合5分钟，静置5分钟；
(b)缠绕控制；具体方法为：
根据压力要求计算壁厚：
其中，Ps为静态压力等级、t为壁厚、Ss为95％的置信下限时，20年长期静水压强度、D为环氧管道平均直径；
将缠绕角设为54°，并计算相应的沙片宽、选择切点数，并计算纱股数
tanα＝πD/d；d＝n×m×d梳
其中，α为缠绕角、D为环氧管道平均直径(D内+D外)、d为纱片宽、n为切点数、m为纱股数、d梳为分纱梳宽；
将模具清理干净，在模具表面均匀涂刷脱模剂，清理胶槽中的杂物，保持导纱板、分纱梳的清洁；并按排列顺序穿好缠绕纱，将计算得到的管道壁厚、切点数、铺层数、铺层顺序工作参数输入设备；
启动设备试验线型是否完整，当试验线型完整后，将步骤a中所配置的胶液倒入胶槽，进行缠绕过程，玻璃纤维缠绕纱使用260-340份，控制缠绕速度在1-60米/分；
(c)缠绕达到要求的设计厚度后，表面缠绕一层薄膜，然后在25-40℃常温下固化2h固化完成后脱模、定长切割、打锥，制作螺纹或承插口得到高压环氧管道。
作为优选的方案，所述的常温固化的高压环氧管道的制备方法，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，固化剂为三乙烯四胺，消泡剂为丙烯酸酯聚合物。
有益效果：本发明和现有技术相比具有以下优点：
本发明整个工艺设计合理，可操作性强，可满足用于生产不同尺寸和不同强度要求的高压环氧管道。目前现有高压环氧管道的生产都需要在(150-160℃)高温条件下固化，本发明通过大量实验筛选得到的原料组成，筛选实验结果表明：双酚A型环氧树脂，三乙烯四胺和丙烯酸酯聚合物，能够在常温下(25-40℃)实现快速固化。不需要耗费能源进行加热处理。不仅可以节约生产成本和能源，而且能大幅减轻高压环氧管道生产时对环境的污染破坏，具有重要是应用价值。
附图说明
图1为本发明采用纤维缠绕过程示意图。
图2为本发明采用的工艺参数设计原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
如图1、图2所示：一种常温固化的高压环氧管道制备方法，其包括以下步骤：
(a)环氧树脂常温固化胶液体系配置；
具体材料及配置方法如下：
将环氧树脂：固化剂：消泡剂＝100:13.5:0.2的比例(比例以重量份计)，分别称取50KG环氧树脂、5～6.75KG固化剂、0.05～0.1KG消泡剂，先将环氧树脂和固化剂搅拌混合2分钟，然后加入消泡剂，搅拌混合5分钟，静置5分钟。
本发明中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，固化剂为三乙烯四胺，消泡剂为丙烯酸酯聚合物。
(b)缠绕控制；具体方法为：
根据压力要求计算壁厚：
(其中Ps为静态压力等级、t为壁厚、Ss为95％的置信下限时，20年长期静水压强度、D为环氧管道的平均直径)
将缠绕角设为54°并按照图2计算相应的沙片宽、选择切点数等参数；并计算纱股数
tanα＝πD/d；d＝n×m×d梳
(α为缠绕角、D为环氧管道的平均直径(D内+D外)、d为纱片宽、n为切点数、m为纱股数、d梳为分纱梳宽)
将模具清理干净；
在模具表面均匀涂刷脱模剂；
将上述计算得到的管道壁厚、切点数、铺层数、铺层顺序等相关工作参数输入设备，清理胶槽中的杂物，保持导纱板、分纱梳的清洁；并按排列顺序穿好缠绕纱；
启动设备试验线型是否完整，当试验线型完整后，将步骤a中所配置的胶液倒入胶槽，进行缠绕过程，玻璃纤维缠绕纱使用130份，在此过程中控制缠绕速度在1-60米/分，防止断纱、毛纱、白纱现象的发生。
(c)缠绕达到要求的设计厚度后，表面缠绕一层薄膜，然后在常温下(25-40℃)固化约2h。固化完成后脱模、定长切割、打锥，制作螺纹或承插口得到所述高压环氧管道。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种常温固化的高压环氧管道，其特征在于，它是有下列重量份数的原料制成：
环氧树脂100份、固化剂10-16份、消泡剂0.1-0.2份、玻璃纤维缠绕纱260-340份。
2.根据权利要求1所述的一种常温固化的高压环氧管道，其特征在于，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，固化剂为三乙烯四胺，消泡剂为丙烯酸酯聚合物。
3.权利要求1或2所述的常温固化的高压环氧管道的制备方法，其特征在于，它包括步骤有常温固化环氧树脂胶液的配制，缠绕成型和常温固化。
4.根据权利要求3所述的一种常温固化的高压环氧管道的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(a)环氧树脂常温固化胶液体系的配置
先将环氧树脂和固化剂搅拌混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌混合均匀；
(b)缠绕成型，具体方法为：
首先将模具清理干净，然后在模具表面均匀涂刷脱模剂；然后根据压力要求计算管道壁厚、切点数、铺层数、铺层顺序相关工作参数，并输入高压玻璃钢管道缠绕机，将玻璃纤维缠绕纱挂入纱架；启动缠绕机试验线型是否完整，当试验线型完整后，将胶液倒入胶槽，进行缠绕过程，控制缠绕速度；
(c)常温固化
当缠绕达到要求的设计厚度后，表面缠绕一层聚酯薄膜，然后在常温下固化，固化完成后脱模，得到高压环氧管道。
5.根据权利要求4所述的一种常温固化的高压环氧管道的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(a)环氧树脂常温固化胶液体系的配置
先将环氧树脂和固化剂搅拌混合2～4分钟，然后加入消泡剂，搅拌混合5～10分钟；
(b)缠绕成型，具体方法为：
首先将模具清理干净，然后在模具表面均匀涂刷脱模剂；然后根据压力要求计算管道壁厚、切点数、铺层数、铺层顺序相关工作参数，并输入高压玻璃钢管道缠绕机设备，将玻璃纤维缠绕纱挂入纱架；启动缠绕机试验线型是否完整，当试验线型完整后，将胶液倒入胶槽，进行缠绕过程，控制缠绕速度在1-60米/分；
(c)常温固化
当缠绕达到要求的设计厚度后，表面缠绕一层聚酯薄膜，然后在25-40℃常温下固化1～2h，固化完成后脱模，得到高压环氧管道。
6.一种常温固化的高压环氧管道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)环氧树脂常温固化胶液体系配置；
具体材料及配置方法如下：
分别称取50kg环氧树脂、5～6.75kg固化剂和0.05～0.1kg消泡剂，先将环氧树脂和固化剂搅拌混合2分钟，然后加入消泡剂，搅拌混合5分钟，静置5分钟；
(b)缠绕控制；具体方法为：
根据压力要求计算壁厚：
其中，Ps为静态压力等级、t为壁厚、Ss为95％的置信下限时，20年长期静水压强度、D为环氧管道平均直径；
将缠绕角设为54°，并计算相应的沙片宽、选择切点数，并计算纱股数
tanα＝πD/d；d＝n×m×d梳
其中，α为缠绕角、D为环氧管道平均直径、d为纱片宽、n为切点数、m为纱股数、d梳为分纱梳宽；
将模具清理干净，在模具表面均匀涂刷脱模剂，清理胶槽中的杂物，保持导纱板、分纱梳的清洁；并按排列顺序穿好缠绕纱，将计算得到的管道壁厚、切点数、铺层数、铺层顺序工作参数输入设备；
启动设备试验线型是否完整，当试验线型完整后，将步骤a中所配置的胶液倒入胶槽，进行缠绕过程，玻璃纤维缠绕纱使用260-340份，控制缠绕速度在1-60米/分；
(c)缠绕达到要求的设计厚度后，表面缠绕一层薄膜，然后在25-40℃常温下固化2h固化完成后脱模、定长切割、打锥，制作螺纹或承插口得到高压环氧管道。
7.根据权利要求4至6任一项所述的常温固化的高压环氧管道的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，固化剂为三乙烯四胺，消泡剂为丙烯酸酯聚合物。
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