CN111376426B - 一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，该方法为：将预处理的植物纤维在铺装了铝箔内衬布的缠绕膜具上回转缠绕，形成N层植物纤维层，第3层植物纤维层绕缠绕完后，在1层或多层植物纤维层间间隔设置M层环向垫圈层，在第3层植物纤维层上等间距地套设多个外径逐渐递增的环向垫圈，形成环向垫圈层，相邻环向垫圈层的各环向垫圈的位置交错套设，相邻环向垫圈层各环向垫圈外径逐渐递增的方向相反，得到3D网状缠绕保温风管预成品；将发泡保温材料注入外模具加热保温，得到植物纤维增强复合轻质保温风管。本发明制备的保温风管抗折性能和抗变形性能良好，漏风量低，质轻且长度选择性强，不易分层，使用寿命长。

Description

一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法
技术领域
本发明属于保温风管技术领域，具体涉及一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法。
背景技术
随着经济和生活水平的不断发展，人们对绿色建筑要求也不断增高，绿色建筑环保技术也逐渐涌现出来。新风系统作为绿色建筑中的重要技术主要是为了给绿色建筑提供优质的室内空气品质和舒适的室内环境，而风管作为新风系统的主要组成部分，其材料的使用是体现新风系统绿色环保的重要参考指标之一。目前，市场应用较为广泛的风管为铝箔复合风管，是以酚醛发泡保温材料作为保温层，铝箔复合贴面的三层夹芯结构，但是该类型材料制备的风管使用耐久性差，使用过程中风管的折弯强度差，安装跨距较小，增加了安装成本和难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，该方法制备的植物纤维增强复合轻质保温风管抗折性能和抗变形性能良好，漏风量低，质轻且长度选择性强，不易分层，使用寿命长。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，该方法为：
S1、植物纤维预处理：将植物纤维在温度为25℃～40℃、质量分数为5％的偶联剂水溶液中浸渍5min～10min后，得到预处理的植物纤维；
S2、植物纤维植筋缠绕成型：将缠绕膜具喷涂脱模剂后晾干，然后在所述缠绕膜具上铺装铝箔内衬布，然后将S1中得到的预处理的植物纤维在铺装了铝箔内衬布的缠绕膜具上进行往复缠绕；
所述往复缠绕的工艺条件为：缠绕角度15°～53°、缠绕张力为10N～50N、纱宽为4mm～6mm，缠绕回转，总共的缠绕层数N为6层～12层，形成N层的植物纤维层，同时在缠绕过程中，从第3层植物纤维层绕缠绕完成后，在间隔1层或多层所述植物纤维层间间隔的条件下共设置M层环向垫圈层；
M层所述环向垫圈层的设置方法为：从第3层植物纤维层上缠绕完成后等间距地套设多个外径逐渐递增的环向垫圈，形成环向垫圈层，然后在所述环向垫圈层上不间断地继续缠绕1层或多层植物纤维层，然后重复进行环向垫圈层的布设和植物纤维层的缠绕，最终在N层所述植物纤维层间形成M层环向垫圈层；且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈的位置交错套设设置，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈外径逐渐递增的方向相反，每层环向垫圈层的左右两端的环向垫圈的外侧端面的位置均在靠近所述缠绕膜具的左右两端侧面但不与左右两端侧面平齐，所述N＞M，N和M为自然数，植物纤维层的缠绕和环向垫圈层的布设完成后，得到3D网状缠绕保温风管预成品；
S3、在S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品外加装内层覆盖铝箔纸的外模具中，然后将发泡保温材料注入所述外模具中加热发泡，所述外模具内的铝箔纸和所述缠绕膜具上的铝箔内衬布与S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品受热发泡后整体成型，得到植物纤维增强复合轻质保温风管。
优选地，S1中所述植物纤维为竹纤维纱线、黄麻纤维纱线或棉纤维纱线。
优选地，S1中所述预处理的植物纤维中植物纤维和偶联剂水溶液的质量比为1：(0.1～0.15)。
优选地，S1中所述偶联剂水溶液中偶联剂为质量比为1:1的硅烷偶联剂KH450和硅烷偶联剂KH550的混合物、质量比为1:1的硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH560的混合物或硅烷偶联剂KH550。
优选地，S2中所述环向垫圈的材质为蜂窝纸。
优选地，S2中所述发泡保温材料为酚醛发泡树脂或聚氨酯发泡保温材料。
优选地，所述酚醛发泡树脂为质量比为100：(6～7)：6：(12～13)：(6～7)的酚醛树脂、表面活性剂a、发泡剂和固化剂的混合物；所述聚氨酯发泡保温材料为质量比为10:2:5:4:1:20的聚醚多醇、聚氨酯催化剂、表面活性剂b、水、助剂和聚氨酯的混合物。
优选地，所述酚醛发泡树脂中酚醛树脂表面活性剂a为乳化剂OP-10或吐温80，所述发泡剂为石油醚或质量比为1:1的石油醚和三氯甲烷的混合物，所述固化剂为磷酸或质量比为1:1的对甲苯磺酸和磷酸的混合物；所述聚氨酯发泡保温材料中聚醚多醇为质量比为9:1的聚醚多醇4110和聚醚多醇210的混合物，所述聚氨酯催化剂为质量比为5:1的聚氨酯催化剂A33和聚氨酯催化剂A1的混合物，所述表面活性剂b为质量比为10:1的乙二醇和三乙醇胺的混合物，所述助剂为硅油，所述聚氨酯为聚氨酯PM-200。
优选地，S2中所述植物纤维增强复合轻质保温风管中植物纤维的质量分数为25％～35％。
优选地，S3中加热发泡的过程为：将所述外模具加热至温度为50℃～80℃后，保温10min～15min发泡；或者向缠绕膜具的内芯通入热油使发泡保温材料在50℃～80℃的条件下发泡10min～15min，发泡时持续旋转所述3D网状缠绕保温风管预成品。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明中以植物纤维为原料缠绕成型，植物纤维缠绕有序可控排列整体性好，无接缝，漏风量小，增加了植物纤维增强复合轻质保温风管的纵向和环向的强度，抗变形性能强，并在植物纤维缠绕形成的植物纤维层之间添加环向垫圈层，使得植物纤维增强复合轻质保温风管的密度较低，减轻植物纤维增强复合轻质保温风管的总体重量，同时植物纤维缠绕成型能够增加保温风管的长度，制备不同长度需求的保温风管，同时环向垫圈层每层各环向垫圈的外径逐渐递增，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈外径逐渐递增的方向相反，且各层的环向垫圈等间距的套设，再缠绕植物纤维，稳定环向垫圈，使得环向垫圈层形成间隔型的支撑，相邻的环向垫圈层的各环向垫圈的位置交错套设设置，使得环向垫圈层的层间支撑更稳定，能够在植物纤维增强复合轻质保温风管长度增加的同时，配合植物纤维共同增加植物纤维增强复合轻质保温风管的强度，减轻质量，最后用发泡保温材料填充在植物纤维层和环向垫圈层的空隙中，使植物纤维和环向垫圈通过发泡保温材料发泡成型后固定粘合在一起，发泡保温材料与植物纤维层和环向垫圈层的接触面积大，填充均匀，不易漏风，不易分层，形成保温风管的骨架支撑的同时起到保温的效果，提高保温风管的整体密封性，制备的植物纤维增强复合轻质保温风管抗折性能和抗变形性能良好，漏风量低，质轻且长度选择性强，不易分层，使用寿命长。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例的植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，该方法为：
S1、植物纤维预处理：将植物纤维在温度为25℃、质量分数为5％的偶联剂水溶液中浸渍5min后，得到预处理的植物纤维；所述预处理的植物纤维中植物纤维和偶联剂水溶液的质量比为1：0.13；所述偶联剂水溶液中偶联剂为质量比为1:1的硅烷偶联剂KH450和硅烷偶联剂KH550的混合物；所述植物纤维为2.0公支单股的竹纤维纱线；
S2、植物纤维植筋缠绕成型：将长度为3m的缠绕膜具喷涂脱模剂后晾干，然后在所述缠绕膜具上铺装铝箔内衬布，然后将S1中得到的预处理的植物纤维在铺装了铝箔内衬布的缠绕膜具上进行往复缠绕；
所述往复缠绕的工艺条件方法为：缠绕角度15°、缠绕张力为10N、纱宽为4mm，缠绕回转，总共的缠绕层数为12层，形成12层植物纤维层，同时在缠绕过程中，从第3层植物纤维层绕缠绕完成后，在第3层植物纤维层上、第5层植物纤维层上和第8层植物纤维层上设置环向垫圈层，总共设置3层环向垫圈层，各环向垫圈层的环向垫圈的内外径之差均为0.5mm～1mm；所述环向垫圈层的设置方法为：在第3层植物纤维层上从缠绕模具左端0.25m处开始，等间距地套设6个外径逐渐递增的环向垫圈，6个环向垫圈的各环向垫圈的间距为0.5m，环向垫圈从左至右的外径依次为302mm、303mm、304mm、305mm、306mm和307mm，形成第1层环向垫圈层；然后在第1层环向垫圈层上不间断地继续缠绕预处理的植物纤维形成2层植物纤维层，即依次缠绕形成第4层植物纤维层和第5层植物纤维层，然后在第5层植物纤维层上从缠绕模具右端0.5m处开始，等间距地套设5个外径逐渐递增的环向垫圈，5个环向垫圈的各环向垫圈的间距为0.5m，环向垫圈从右至左的外径依次为308mm、309mm、310mm、311mm和312mm，形成第2层环向垫圈层；在然后在第2层环向垫圈层上不间断地继续缠绕预处理的植物纤维形成3层植物纤维层，即依次缠绕形成第6层植物纤维层、第7层植物纤维层和第8层植物纤维层，然后在第8层植物纤维层上从缠绕模具左端0.25m处开始，等间距地套设6个外径逐渐递增的环向垫圈，6个环向垫圈的各环向垫圈的间距为0.5m，环向垫圈从左至右的外径依次为312mm、313mm、314mm、315mm、316mm和317mm，形成第3层环向垫圈层；在然后在第3层环向垫圈层上不间断地继续缠绕预处理的植物纤维形成4层植物纤维层，即依次缠绕形成第9层植物纤维层、第10层植物纤维层、第11层植物纤维层和第12层植物纤维层，最终在间隔所述植物纤维层间间形成3层环向垫圈层，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈的位置交错套设设置，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈外径逐渐递增的方向相反，每层环向垫圈层的左右两端的环向垫圈的外侧端面的位置均在靠近所述缠绕膜具的左右两端侧面但不与左右两端侧面平齐，植物纤维层的缠绕和环向垫圈层的布设完成后，得到3D网状缠绕保温风管预成品；所述环向垫圈的材质为蜂窝纸，蜂窝纸为孔状结构，在发泡保温材料注入外磨具后，发泡保温材料填充于蜂窝纸的孔状结构中，增加了保温材料与蜂窝纸的接触面积，更有利于保温和防止分层；所述发泡保温材料为酚醛发泡树脂；所述酚醛发泡树脂为质量比为100：6：6：13：6的酚醛树脂、表面活性剂a(吐温80)、发泡剂(石油醚)和固化剂(磷酸)的混合物；
S3、在S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品外加装内层覆盖铝箔纸的外模具中，然后将发泡保温材料注入所述外模具中加热发泡，加热发泡的过程为：将所述外模具加热至温度为80℃后，保温10min发泡；发泡完成后，卸除外模具和缠绕膜具，所述外模具内的铝箔纸和所述缠绕膜具上的铝箔内衬布与S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品受热发泡后整体成型，得到植物纤维的质量分数为25％的植物纤维增强复合轻质保温风管。
本实施例中的3D网状缠绕保温风管预成品由植物纤维整体缠绕成型，并且中间增加环向垫圈层增加支撑和减轻重量，增加了纵向和环向的强度，抗变形性能强，后期发泡保温材料注入填充在3D网状的缝隙中，增加发泡保温材料与3D网状缠绕保温风管预成品的接触面积，起到保温的效果，避免植物纤维和发泡保温材料界面分层的发生。
本实施例中以植物纤维为原料缠绕成型，植物纤维缠绕有序可控排列整体性好，无接缝，漏风量小，增加了植物纤维增强复合轻质保温风管的纵向和环向的强度，抗变形性能强，并在植物纤维缠绕形成的植物纤维层之间添加环向垫圈层，使得植物纤维增强复合轻质保温风管的密度较低，减轻植物纤维增强复合轻质保温风管的总体重量，同时植物纤维缠绕成型能够增加保温风管的长度，制备不同长度需求的保温风管，同时环向垫圈层每层各环向垫圈的外径逐渐递增，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈外径逐渐递增的方向相反，且各层的环向垫圈等间距的套设，再缠绕植物纤维，稳定环向垫圈，使得环向垫圈层形成间隔型的支撑，相邻的环向垫圈层的各环向垫圈的位置交错套设设置，使得环向垫圈层的层间支撑更稳定，能够在植物纤维增强复合轻质保温风管长度增加的同时，配合植物纤维共同增加植物纤维增强复合轻质保温风管的强度，减轻质量，最后用发泡保温材料填充在植物纤维层和环向垫圈层的空隙中，使植物纤维和环向垫圈通过发泡保温材料发泡成型后固定粘合在一起，发泡保温材料与植物纤维层和环向垫圈层的接触面积大，填充均匀，不易漏风，不易分层，形成保温风管的骨架支撑的同时起到保温的效果，提高保温风管的整体密封性，制备的植物纤维增强复合轻质保温风管抗折性能和抗变形性能良好，漏风量低，质轻且长度选择性强，不易分层，使用寿命长。
本实施例制备的内径为300mm的植物纤维增强复合轻质保温风管，风管壁材性能：壁材厚度为20mm，密度为0.14g/cm3、导热系数(w/m·k)为0.029，纵向抗折性能为2000N。植物纤维增强复合轻质保温风管内径为300mm，耐风压(正压2000Pa和负压500Pa)达到高压风管要求，参照标准JG/258-2018，测试风管性能得出：单位面积漏风量达到C级，风管、漏风量、管壁变形量D级(JG/T 258-2018，变形量≤2％)，管壁变形量达到D级，TVOC含量为0.09mg/m3。
实施例2
本实施例的植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，该方法为：
S1、植物纤维预处理：将植物纤维在温度为25℃、质量分数为5％的偶联剂水溶液中浸渍10min后，得到预处理的植物纤维；所述预处理的植物纤维中植物纤维和偶联剂水溶液的质量比为1：0.1；所述偶联剂水溶液中偶联剂为质量比为1:1的硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH560的混合物；所述植物纤维为3.1公支双股的黄麻维纱线；
S2、植物纤维植筋缠绕成型：将长度为3m的缠绕膜具喷涂脱模剂后晾干，然后在所述缠绕膜具上铺装铝箔内衬布，然后将S1中得到的预处理的植物纤维在铺装了铝箔内衬布的缠绕膜具上进行往复缠绕；所述往复缠绕的工艺条件方法为：缠绕角度53°、缠绕张力为50N、纱宽为6mm，缠绕回转，总共的缠绕层数为6层，形成6层植物纤维层，同时在缠绕过程中，从第3层植物纤维层绕缠绕完成后，在第3层植物纤维层上、第4层植物纤维层上和第5层植物纤维层上设置环向垫圈层，总共设置3层环向垫圈层，各环向垫圈层的环向垫圈的内外径之差均为0.5mm～1mm；所述环向垫圈层的设置方法为：在第3层植物纤维层上从缠绕模具左端0.25m处开始，等间距地套设6个外径逐渐递增的环向垫圈，6个环向垫圈的各环向垫圈的间距为0.5m，环向垫圈从左至右的外径依次为152mm、153mm、154mm、155mm、156mm和157mm，形成第1层环向垫圈层；然后在第1层环向垫圈层上不间断地继续缠绕预处理的植物纤维形成1层植物纤维层，即依次缠绕形成第4层植物纤维层，然后在第4层植物纤维层上从缠绕模具右端0.5m处开始，等间距地套设5个外径逐渐递增的环向垫圈，5个环向垫圈的各环向垫圈的间距为0.5m，环向垫圈从右至左的外径依次为158mm、159mm、160mm、161mm和162mm，形成第2层环向垫圈层；在然后在第2层环向垫圈层上不间断地继续缠绕预处理的植物纤维形成1层植物纤维层，即缠绕形成第5层植物纤维层，然后在第5层植物纤维层上从缠绕模具左端0.25m处开始，等间距地套设6个外径逐渐递增的环向垫圈，6个环向垫圈的各环向垫圈的间距为0.5m，环向垫圈从左至右的外径依次为162mm、163mm、164mm、165mm、166mm和167mm，形成第3层环向垫圈层；在然后在第3层环向垫圈层上不间断地继续缠绕预处理的植物纤维形成1层植物纤维层，即缠绕形成第6层植物纤维层，最终在间隔所述植物纤维层间间形成3层环向垫圈层，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈的位置交错套设设置，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈外径逐渐递增的方向相反，每层环向垫圈层的左右两端的环向垫圈的外侧端面的位置均在靠近所述缠绕膜具的左右两端侧面但不与左右两端侧面平齐，植物纤维层的缠绕和环向垫圈层的布设完成后，得到3D网状缠绕保温风管预成品；所述环向垫圈的材质为蜂窝纸，蜂窝纸为孔状结构，在发泡保温材料注入外磨具后，发泡保温材料填充于蜂窝纸的孔状结构中，增加了保温材料与蜂窝纸的接触面积，更有利于保温和防止分层；所述发泡保温材料为酚醛发泡树脂；所述酚醛发泡树脂为质量比为100：7：6：12：7的酚醛树脂、表面活性剂a(乳化剂OP-10)、发泡剂(质量比为1:1的石油醚和三氯甲烷的混合物)和固化剂(质量比为1:1的对甲苯磺酸和磷酸的混合物)的混合物；
S3、在S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品外加装内层覆盖铝箔纸的外模具中，然后将发泡保温材料注入所述外模具中加热发泡，加热发泡的过程为：将所述外模具加热至温度为50℃后，保温15min发泡；发泡完成后卸除外模具和缠绕膜具，所述外模具内的铝箔纸和所述缠绕膜具上的铝箔内衬布与S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品受热发泡后整体成型，得到植物纤维的质量分数为35％的植物纤维增强复合轻质保温风管。
本实施例制备的内径为150mm的植物纤维增强复合轻质保温风管，风管壁材性能：壁材厚度为20mm，密度为0.15g/cm3、导热系数(w/m·k)为0.028，纵向抗折性能为2700N。植物纤维增强复合轻质保温风管内径为150mm，耐风压(正压2500Pa和负压750Pa)达到高压风管要求，参照标准JG/258-2018，测试风管性能得出：单位面积漏风量达到C级，风管、漏风量、管壁变形量C级，TVOC含量为0.01mg/m3。
实施例3
本实施例的植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，该方法为：
S1、植物纤维预处理：将植物纤维在温度为40℃、质量分数为5％的偶联剂水溶液中浸渍5min后，得到预处理的植物纤维；所述预处理的植物纤维中植物纤维和偶联剂水溶液的质量比为1：0.15；所述偶联剂水溶液中偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述植物纤维为3.7公支单三股棉纤维纱线；
S2、植物纤维植筋缠绕成型：将长度为3m的缠绕膜具喷涂脱模剂后晾干，然后在所述缠绕膜具上铺装铝箔内衬布，然后将S1中得到的预处理的植物纤维在铺装了铝箔内衬布的缠绕膜具上进行往复缠绕；所述往复缠绕的工艺条件方法为：缠绕角度35°、缠绕张力为25N、纱宽为5mm，缠绕回转，总共的缠绕层数为8层，形成8层植物纤维层，同时在缠绕过程中，从第3层植物纤维层绕缠绕完成后，在第3层植物纤维层上、第4层植物纤维层上和第7层植物纤维层上设置环向垫圈层，总共设置3层环向垫圈层，各环向垫圈层的环向垫圈的内外径之差均为0.5mm～1mm；所述环向垫圈层的设置方法为：在第3层植物纤维层上从缠绕模具左端0.25m处开始，等间距地套设6个外径逐渐递增的环向垫圈，6个环向垫圈的各环向垫圈的间距为0.5m，环向垫圈从左至右的外径依次为102mm、103mm、104mm、105mm、106mm和107mm，形成第1层环向垫圈层；然后在第1层环向垫圈层上不间断地继续缠绕预处理的植物纤维形成1层植物纤维层，即缠绕形成第4层植物纤维层，然后在第4层植物纤维层上从缠绕模具右端0.5m处开始，等间距地套设5个外径逐渐递增的环向垫圈，5个环向垫圈的各环向垫圈的间距为0.5m，环向垫圈从右至左的外径依次为108mm、109mm、110mm、111mm和112mm，形成第2层环向垫圈层；在然后在第2层环向垫圈层上不间断地继续缠绕预处理的植物纤维形成3层植物纤维层，即依次缠绕形成第5层植物纤维层、第6层植物纤维层和第7层植物纤维层，然后在第7层植物纤维层上从缠绕模具左端0.25m处开始，等间距地套设6个外径逐渐递增的环向垫圈，6个环向垫圈的各环向垫圈的间距为0.5m，环向垫圈从左至右的外径依次为112mm、113mm、114mm、115mm、116mm和117mm，形成第3层环向垫圈层；在然后在第3层环向垫圈层上不间断地继续缠绕预处理的植物纤维形成1层植物纤维层，即缠绕形成第8层植物纤维层，最终在间隔所述植物纤维层间间形成3层环向垫圈层，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈的位置交错套设设置，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈外径逐渐递增的方向相反，每层环向垫圈层的左右两端的环向垫圈的外侧端面的位置均在靠近所述缠绕膜具的左右两端侧面但不与左右两端侧面平齐，植物纤维层的缠绕和环向垫圈层的布设完成后，得到3D网状缠绕保温风管预成品；所述环向垫圈的材质为蜂窝纸，蜂窝纸为孔状结构，在发泡保温材料注入外磨具后，发泡保温材料填充于蜂窝纸的孔状结构中，增加了保温材料与蜂窝纸的接触面积，更有利于保温和防止分层；所述发泡保温材料为聚氨酯发泡保温材料；所述聚氨酯发泡保温材料为质量比为10:2:5:4:1:20的聚醚多醇(质量比为9:1的聚醚多醇4110和聚醚多醇210的混合物)、聚氨酯催化剂(质量比为5:1的聚氨酯催化剂A33和聚氨酯催化剂A1的混合物)、表面活性剂b(质量比为10:1的乙二醇和三乙醇胺的混合物)、水、助剂硅油和聚氨酯PM-200的混合物；
S3、在S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品外加装内层覆盖铝箔纸的外模具中，然后将发泡保温材料注入所述外模具中加热发泡，加热发泡的过程为：向缠绕膜具的内芯通入热油使发泡保温材料在80℃的条件下发泡15min，发泡时持续旋转所述3D网状缠绕保温风管预成品；发泡完成后卸除外模具和缠绕膜具，所述外模具内的铝箔纸和所述缠绕膜具上的铝箔内衬布与S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品受热发泡后整体成型，得到植物纤维的质量分数为30％的植物纤维增强复合轻质保温风管。
本实施例制备的内径为100mm的植物纤维增强复合轻质保温风管，的风管壁材性能：壁材厚度为20mm，密度0.15g/cm3、导热系数(w/m·k)为0.032，纵向抗折性能为2700N。植物纤维增强复合轻质保温风管风管内径为100mm，耐风压(正压2500Pa和负压750Pa)达到高压风管要求，参照标准JG/258-2018，测试风管性能得出：单位面积漏风量达到C级，风管、漏风量、管壁变形量C级，TVOC含量为0.01mg/m3。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，该方法为：
S1、植物纤维预处理：将植物纤维在温度为25℃～40℃、质量分数为5％的偶联剂水溶液中浸渍5min～10min后，得到预处理的植物纤维；
S2、植物纤维植筋缠绕成型：将缠绕膜具喷涂脱模剂后晾干，然后在所述缠绕膜具上铺装铝箔内衬布，然后将S1中得到的预处理的植物纤维在铺装了铝箔内衬布的缠绕膜具上进行往复缠绕；
所述往复缠绕的工艺条件为：缠绕角度15°～53°、缠绕张力为10N～50N、纱宽为4mm～6mm，缠绕回转，总共的缠绕层数N为6层～12层，形成N层的植物纤维层，同时在缠绕过程中，从第3层植物纤维层绕缠绕完成后，在间隔1层或多层所述植物纤维层间间隔的条件下共设置M层环向垫圈层；
M层所述环向垫圈层的设置方法为：从第3层植物纤维层上缠绕完成后等间距地套设多个外径逐渐递增的环向垫圈，形成环向垫圈层，然后在所述环向垫圈层上不间断地继续缠绕1层或多层植物纤维层，然后重复进行环向垫圈层的布设和植物纤维层的缠绕，最终在N层所述植物纤维层间形成M层环向垫圈层；且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈的位置交错套设设置，且相邻的环向垫圈层的各环向垫圈外径逐渐递增的方向相反，每层环向垫圈层的左右两端的环向垫圈的外侧端面的位置均在靠近所述缠绕膜具的左右两端侧面但不与左右两端侧面平齐，所述N＞M，N和M为自然数，植物纤维层的缠绕和环向垫圈层的布设完成后，得到3D网状缠绕保温风管预成品；
S3、在S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品外加装内层覆盖铝箔纸的外模具中，然后将发泡保温材料注入所述外模具中加热发泡，所述外模具内的铝箔纸和所述缠绕膜具上的铝箔内衬布与S2中得到的3D网状缠绕保温风管预成品受热发泡后整体成型，得到植物纤维增强复合轻质保温风管。
2.根据权利要求1所述的一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，S1中所述植物纤维为竹纤维纱线、黄麻纤维纱线或棉纤维纱线。
3.根据权利要求1所述的一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，S1中所述预处理的植物纤维中植物纤维和偶联剂水溶液的质量比为1：(0.1～0.15)。
4.根据权利要求1或3所述的一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，S1中所述偶联剂水溶液中偶联剂为质量比为1:1的硅烷偶联剂KH450和硅烷偶联剂KH550的混合物、质量比为1:1的硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH560的混合物或硅烷偶联剂KH550。
5.根据权利要求1所述的一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，S2中所述环向垫圈的材质为蜂窝纸。
6.根据权利要求1所述的一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，S3中所述发泡保温材料为酚醛发泡树脂或聚氨酯发泡保温材料。
7.根据权利要求6所述的一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯发泡保温材料为质量比为10:2:5:4:1:20的聚醚多醇、聚氨酯催化剂、表面活性剂b、水、助剂和聚氨酯的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，所述酚醛发泡树脂中酚醛树脂表面活性剂a为乳化剂OP-10或吐温80，发泡剂为石油醚或质量比为1:1的石油醚和三氯甲烷的混合物，固化剂为磷酸或质量比为1:1的对甲苯磺酸和磷酸的混合物；所述聚氨酯发泡保温材料中聚醚多醇为质量比为9:1的聚醚多醇4110和聚醚多醇210的混合物，所述聚氨酯催化剂为质量比为5:1的聚氨酯催化剂A33和聚氨酯催化剂A1的混合物，所述表面活性剂b为质量比为10:1的乙二醇和三乙醇胺的混合物，所述助剂为硅油，所述聚氨酯为聚氨酯PM-200。
9.根据权利要求1所述的一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，S2中所述植物纤维增强复合轻质保温风管中植物纤维的质量分数为25％～35％。
10.根据权利要求6或7或8所述的一种植物纤维增强复合轻质保温风管的制备方法，其特征在于，S3中加热发泡的过程为：将所述外模具加热至温度为50℃～80℃后，保温10min～15min发泡；或者向缠绕膜具的内芯通入热油使发泡保温材料在50℃～80℃的条件下发泡10min～15min，发泡时持续旋转所述3D网状缠绕保温风管预成品。
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