CN111169046B - 一种纤维拉挤编绕管道复合材料及其生产工艺 - Google Patents

一种纤维拉挤编绕管道复合材料及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种纤维拉挤编绕管道复合材料及其生产工艺，包括中部的骨架层，包裹层，所述骨架层为圆筒状结构，并且沿着骨架层的中心轴向设置有加强筋，同时在所述骨架层的加强筋上缠绕隔筛网，并在隔筛网所在的外侧设置包裹层；所述包裹层包括以下原料重量份组成：氧化锌纤维45‑50份、二氧化硅纤维20‑24份、PP纤维17‑19份、不饱和树脂28‑35份。本发明采用的选用成型的玻璃纤维层与树脂层进行夹层组成包裹层，同时骨架层，包裹层整体构成管道结构，这种成型结构一次成型，可实现保护套管管道内壁光滑平整、摩擦系数小，耐磨性能好的特点。

Description

一种纤维拉挤编绕管道复合材料及其生产工艺
技术领域
本发明属于纤维材质管道技术领域，具体涉及一种纤维拉挤编绕管道复合材料及其生产工艺。
背景技术
随着现在科技的不断发展，城市化建设在国内的近些年的发展中取得重大突破，城市化建设中，对于城市的基础性建设规模也在逐渐扩大。
电力作为工业的重要供给能源，在电力管道设备铺设过程中，普通的通讯以及电力输送管线的耐腐蚀性有限，需要在普通的通讯以及电力输送管线的外部在套设一组拉挤电缆管道保套管，传统的采用pvc电缆保护管，这种管道可以取代钢管并克服了钢管易腐蚀以及形成闭合磁路造成单芯电缆温度过高而损坏的现象，但是耐腐蚀性、耐高温的性能较差，对于一些深埋低下或安置于特殊环境下的保护套管，其更换的难度较大，并且费时费力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纤维拉挤编绕管道复合材料及其生产工艺，解决了现有技术中存在的上述技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种纤维拉挤编绕管道复合材料，包括中部的骨架层，包裹层，所述骨架层为圆筒状结构，并且沿着骨架层的中心轴向设置有加强筋，同时在所述骨架层的加强筋上缠绕隔筛网，并在隔筛网所在的外侧设置包裹层；
所述包裹层包括以下原料重量份组成：氧化锌纤维45-50份、二氧化硅纤维20-24份、PP纤维17-19份、不饱和树脂28-35份；
检测获得纤维拉挤编绕管道的拉伸强度大于1030MPa，折弯强度大于 23MPa，冲击强度大于110MPa，管道的延伸率大于3％，热变形温度大于200℃。
进一步的，所述不饱和树脂由间苯二甲酸聚酯树脂、乙烯基树脂按照3:1的重量份组成混合。
所述的纤维拉挤编绕管道复合材料的生产工艺，操作步骤如下所示：
S1、按重量份称取氧化锌纤维、二氧化硅纤维置于高温熔炼炉中进行熔炼，随后进行玻璃熔制和拉丝操作；
S2、将选择浸泡液，将成型的纤维玻璃置于浸泡液中，并采用超声振动 10-20min，随后再静置1-2h，冷却后得到玻璃纤维；
S3、将PP纤维与不饱和树脂进行混合、熔炼，随后挤出，并将挤出的树脂纤维置于玻璃纤维的表面，形成玻璃/树脂叠层；
S4、将玻璃/树脂叠层加热至500-600℃的半熔融状态，并在骨架层的内壁贴合有模具，并将半熔融状态的玻璃/树脂叠层沿着径向缠绕在骨架层的外壁，并使隔筛网与玻璃/树脂叠相互包裹，随后采用挤压方式将玻璃/树脂叠整体挤出成型；
S5、将成型的管道复合材料冷却，并将骨架层内壁贴合的模具取出，获得纤维拉挤编绕管道成品。
进一步的，所述S2中浸泡液为脂肪酸酰胺醋酸盐，浓度为0.01mol/L。
进一步的，所述S3中树脂纤维与玻璃纤维相互叠加至少3层。
进一步的，所述玻璃/树脂叠的厚度大于骨架层的隔筛网和加强筋的总厚度。
进一步的，所述S4中采用的挤压方式压合温度为170-180℃，压合力在 500-600kg/cm2。
进一步的，所述S2中，处理后的玻璃纤维先玻纤络纱机内，进行络纱处理，得到网格状的无碱玻璃纤维。
本发明的有益效果：
1、本发明采用的选用成型的玻璃纤维层与树脂层进行夹层组成包裹层，同时骨架层，包裹层整体构成管道结构，这种成型结构一次成型，可实现保护套管管道内壁光滑平整、摩擦系数小，耐磨性能好的特点。
2、本发明提供的成型方法，将玻璃纤维层与树脂层进行叠层设置，既能提高成型的包裹层横向的拉拽强度，随后直接包裹于管道的骨架层外侧，还能提高整体的生产效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种纤维拉挤编绕管道复合材料，包括中部的骨架层，包裹层，所述骨架层为圆筒状结构，并且沿着骨架层的中心轴向设置有加强筋，同时在所述骨架层的加强筋上缠绕隔筛网，并在隔筛网所在的外侧设置包裹层；
包裹层包括以下原料重量份组成：氧化锌纤维49g、二氧化硅纤维24g、PP 纤维17g、不饱和树脂28g；
不饱和树脂由间苯二甲酸聚酯树脂、乙烯基树脂按照3:1的重量份组成混合 (以下实施例相同)。
纤维拉挤编绕管道复合材料的生产工艺，操作步骤如下所示：
S1、按重量份称取氧化锌纤维、二氧化硅纤维置于高温熔炼炉中进行熔炼，随后进行玻璃熔制和拉丝操作；
S2、将选择浸泡液，将成型的纤维玻璃置于浸泡液中，并采用超声振动 10-20min，随后再静置1-2h，冷却后得到玻璃纤维；浸泡液为脂肪酸酰胺醋酸盐，浓度为0.01mol/L。使得成型的玻璃纤维的表面具有较强的韧性，方便后续工序的折弯操作。
S3、将PP纤维与不饱和树脂进行混合、熔炼，随后挤出，并将挤出的树脂纤维置于玻璃纤维的表面，形成玻璃/树脂叠层；
S4、将玻璃/树脂叠层加热至500-600℃的半熔融状态，并在骨架层的内壁贴合有模具，并将半熔融状态的玻璃/树脂叠层沿着径向缠绕在骨架层的外壁，并使隔筛网与玻璃/树脂叠相互包裹，随后采用挤压方式将玻璃/树脂叠整体挤出成型；径向缠绕可以提高管道成型的折弯性能。
S5、将成型的管道复合材料冷却，并将骨架层内壁贴合的模具取出，获得纤维拉挤编绕管道成品。
进一步的，所述S2中进一步的，所述S3中树脂纤维与玻璃纤维相互叠加至少3层。
进一步的，所述玻璃/树脂叠的厚度大于骨架层的隔筛网和加强筋的总厚度。
进一步的，所述S4中采用的挤压方式压合温度为170-180℃，压合力在 500-600kg/cm2。
进一步的，所述S2中，处理后的玻璃纤维先玻纤络纱机内，进行络纱处理，得到网格状的无碱玻璃纤维。
检测获得纤维拉挤编绕管道的拉伸强度为1030MPa，折弯强度为235MPa，冲击强度为120MPa，管道的延伸率3％，热变形温度为198℃。
实施例2：
采用与实施例1相同的物理结构，其中包裹层包括以下原料重量份组成：氧化锌纤维48g、二氧化硅纤维22g、PP纤维18g、不饱和树脂29g(其中间苯二甲酸聚酯树脂、乙烯基树脂按照重量份3:1混合)；
纤维拉挤编绕管道复合材料的生产工艺，如实施例1相同。
检测获得纤维拉挤编绕管道的拉伸强度为1027MPa，折弯强度为215MPa，冲击强度为108MPa，管道的延伸率3％，热变形温度为201℃。
实施例3：
采用与实施例1相同的物理结构，其中包裹层包括以下原料重量份组成：氧化锌纤维46g、二氧化硅纤维20g、PP纤维18g、不饱和树脂30g(其中间苯二甲酸聚酯树脂、乙烯基树脂按照重量份3:1混合)；
纤维拉挤编绕管道复合材料的生产工艺，如实施例1相同。
检测获得纤维拉挤编绕管道的拉伸强度为1033MPa，折弯强度为225MPa，冲击强度为113MPa，管道的延伸率3.1％，热变形温度为208℃。
实施例4：
采用与实施例1相同的物理结构，其中包裹层包括以下原料重量份组成：氧化锌纤维50g、二氧化硅纤维23g、PP纤维19g、不饱和树脂35g(其中间苯二甲酸聚酯树脂、乙烯基树脂按照重量份3:1混合)；
纤维拉挤编绕管道复合材料的生产工艺，如实施例1相同。
检测获得纤维拉挤编绕管道的拉伸强度为1032MPa，折弯强度为219MPa，冲击强度为121MPa，管道的延伸率3.2％，热变形温度为203℃。
实施例5：
采用与实施例1相同的物理结构，其中包裹层包括以下原料重量份组成：氧化锌纤维45g、二氧化硅纤维21g、PP纤维17g、不饱和树脂32g(其中间苯二甲酸聚酯树脂、乙烯基树脂按照重量份3:1混合)；
纤维拉挤编绕管道复合材料的生产工艺，如实施例1相同。
检测获得纤维拉挤编绕管道的拉伸强度为1020MPa，折弯强度为236MPa，冲击强度为123MPa，管道的延伸率2.8％，热变形温度为201℃。
对比例：
采用市场上从应用的PVC管道。
检测获得纤维拉挤编绕管道的拉伸强度为720MPa，折弯强度为300MPa，冲击强度为90MPa，管道的延伸率3.1％，热变形温度为158℃。
由上述数据可知道，本申请的拉伸强度以及冲击强度均得到提升，并且变形温度也得到提高。
本发明提供的纤维编绕拉挤管道，是以玻璃纤维、不饱和树脂为主要原料，其强度可取代钢管并克服了钢管易腐蚀以及形成闭合磁路造成单芯电缆温度过高而损坏的现象，并且由于工艺方法中采用一次成型的方式，可实现保护套管管道内壁光滑平整、摩擦系数小，耐磨性能好的特点。
在敷设过程中可大大降低对电缆的损害，提高工作效率；与传统的石棉水泥管相比，产品的质地轻、柔性好、抗震性及抗不均匀沉降好，无须在施工现场包封浇混凝土；运输施工简便，费用低，可大大缩短工期，而且使用寿命超过五十年。
纤维编绕拉挤电缆保套管抗冲击强度高埋地式高压电缆保护管在0℃温度下能经受1KG重锤在2M高度的冲击力，该材料的低温冲击性能是完全能适用于施工环境条件下的要求。纤维编绕拉挤电缆保套管具有良好的阻燃性能，能离火即熄，具有钢管所具备优良机械性能和良好耐热、防火和散热性能，用作电缆保护管，集成了钢管，HDPE管，MPP管等传统玻璃钢管的优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种纤维拉挤编绕管道复合材料，包括中部的骨架层，包裹层，其特征在于，所述骨架层为圆筒状结构，并且沿着骨架层的中心轴向设置有加强筋，同时在所述骨架层的加强筋上缠绕隔筛网，并在隔筛网所在的外侧设置包裹层；
所述包裹层包括以下原料重量份组成：氧化锌纤维45-50份、二氧化硅纤维20-24份、PP纤维17-19份、不饱和树脂28-35份；
检测获得纤维拉挤编绕管道的拉伸强度大于1030MPa，折弯强度大于23MPa，冲击强度大于110MPa，管道的延伸率大于3％，热变形温度大于200℃；
所述不饱和树脂由间苯二甲酸聚酯树脂、乙烯基树脂按照3:1的重量份组成混合；
所述的纤维拉挤编绕管道复合材料的生产工艺的操作步骤如下所示：
S1、按重量份称取氧化锌纤维、二氧化硅纤维置于高温熔炼炉中进行熔炼，随后进行玻璃熔制和拉丝操作；
S2、将选择浸泡液，将成型的纤维玻璃置于浸泡液中，并采用超声振动10-20min，随后再静置1-2h，冷却后得到玻璃纤维；
S3、将PP纤维与不饱和树脂进行混合、熔炼，随后挤出，并将挤出的树脂纤维置于玻璃纤维的表面，形成玻璃/树脂叠层；
S4、将玻璃/树脂叠层加热至500-600℃的半熔融状态，并在骨架层的内壁贴合有模具，并将半熔融状态的玻璃/树脂叠层沿着径向缠绕在骨架层的外壁，并使隔筛网与玻璃/树脂叠相互包裹，随后采用挤压方式将玻璃/树脂叠整体挤出成型；
S5、将成型的管道复合材料冷却，并将骨架层内壁贴合的模具取出，获得纤维拉挤编绕管道成品。
2.根据权利要求1所述的纤维拉挤编绕管道复合材料，其特征在于，所述S2中浸泡液为脂肪酸酰胺醋酸盐，浓度为0.01mol/L。
3.根据权利要求1所述的纤维拉挤编绕管道复合材料，其特征在于，所述S3中树脂纤维与玻璃纤维相互叠加至少3层。
4.根据权利要求1所述的纤维拉挤编绕管道复合材料，其特征在于，所述玻璃/树脂叠的厚度大于骨架层的隔筛网和加强筋的总厚度。
5.根据权利要求1所述的纤维拉挤编绕管道复合材料，其特征在于，所述S4中采用的挤压方式压合温度为170-180℃，压合力在500-600kg/cm2。
6.根据权利要求1所述的纤维拉挤编绕管道复合材料，其特征在于，所述S2中，处理后的玻璃纤维先玻纤络纱机内，进行络纱处理，得到网格状的无碱玻璃纤维。
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