CN111946910A - 一种frpo复合增强中空缠绕管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FRPO复合增强中空缠绕管，包括由矩管缠绕而成的缠绕管本体，所述缠绕管本体的内壁和外壁的光滑度为Ra0.012‑Ra0.009，所述缠绕管本体的内壁和外壁上分别设有耐磨层和抗压抗拉伸层；所述缠绕管本体内部位于相邻两矩管之间分别设有粘接加强筋。本发明的复合增强中空缠绕管具有高抗冲击、高强度、高耐磨、超耐腐蚀、质量轻、安装简便、通流量大、寿命长等优点。

Description

一种FRPO复合增强中空缠绕管及其制备方法

技术领域

本发明涉及排水管道领域，特别是涉及一种FRPO复合增强中空缠绕管及其制备方法。

背景技术

目前在城镇排水、工业排水以及农田排水等工程中，常用的管道有水泥管、聚乙烯塑钢缠绕管、HDPE钢带增强波纹管和玻璃钢管等，这些管道的柔韧性及耐化学腐蚀性普遍较差，受用寿命不足，不具有卫生环保性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种FRPO复合增强中空缠绕管，并提供了该缠绕管的制备方法，该缠绕管具有高抗冲击、高强度、高耐磨、超耐腐蚀、质量轻、安装简便、通流量大、寿命长等优点。

本发明的技术方案是：

一种FRPO复合增强中空缠绕管，包括由矩管缠绕而成的缠绕管本体，所述缠绕管本体的内壁和外壁上分别设有耐磨层和抗压抗拉伸层，所述耐磨层为改性聚烯烃耐磨料，所述抗压抗拉伸层为聚丙烯材料，所述矩管的材料包括聚丙烯料、纳米材料、玻璃纤维材料和增容剂。

在进一步的技术方案中，所述缠绕管本体的内壁和外壁的光滑度为Ra0.012-Ra0.009。

在进一步的技术方案中，所述缠绕管本体内部位于相邻两矩管之间分别设有粘接加强筋。

在进一步的技术方案中，所述矩管的原料还包括丙烯酸羟乙酯、抗氧剂和热稳定剂。

在进一步的技术方案中，所述矩管的原料还包括粉体填充物，该粉体填充物为无机矿物粉体片状、球状、立方状或纤维状结构的粉体。

在进一步的技术方案中，所述粉体填充物为碳酸钙、滑石粉、高岭土、云母、石墨粉、硅灰石、玻璃微珠、硅藻土和玻璃纤维中的一种或多种。

在进一步的技术方案中，所述矩管的原料还包括吸水母粒。

在进一步的技术方案中，所述矩管的原料还包括硫酸钙。

在进一步的技术方案中，所述矩管的各原料的重量份数为：聚丙烯料100份、纳米材料8份-10份、玻璃纤维材料8份-10份、增容剂1份-3份、丙烯酸羟乙酯30份-40份、抗氧剂2份-3份、热稳定剂2份-3份、粉体填充物5份-6份、吸水母粒4份-6份、硫酸钙5份-8份。

进一步的技术方案中，所述矩管的各原料的重量份数为：聚丙烯料100份、纳米材料10份、玻璃纤维材料10份、增容剂2份、丙烯酸羟乙酯35份、抗氧剂2份、热稳定剂2份、粉体填充物5份、吸水母粒5份、硫酸钙7份。

本发明还提供了上述复合增强中空缠绕管的制备方法，其技术方案是：

一种FRPO复合增强中空缠绕管的制备方法，包括以下步骤：

S1、取聚丙烯料、纳米材料、玻璃纤维材料和增容剂进行高分子共混；

S2、取共混物与粘接材料热熔双层复合挤出制成加强矩管；

S3、将改性聚烯烃耐磨料制成板材缠绕于成型机形成管道内壁耐磨层；

S4、加强矩管通过粘接加强筋缠绕于管道内壁耐磨层上形成缠绕管本体；

S5、在缠绕管本体的外壁上采用聚丙烯材料二次复合缠绕加强，制备抗压抗拉伸层，即得复合增强中空缠绕管。

上述技术方案的工作原理是：

本发明通过聚丙烯料、纳米材料、增容剂等高分子共混与改性聚烯烃耐磨料热熔双层复合挤出制成矩管，再将矩管缠绕成缠绕管本体制成FRPO复合增强中空缠绕管；独特生产工艺采用工字钢原理抗压，管道内外壁光滑平整，在管道内壁耐磨层加入的改性聚烯烃耐磨料，增强管道的耐磨抗腐性延长管道的使用寿命；外壁采用聚丙烯二次复合缠绕加强，使管材抗弯、抗拉伸型、内承压大大提高。本发明的复合增强中空缠绕管将高刚度、高强度和塑料的耐腐蚀、耐磨损和柔韧性等优良性结合起来，该管材可适用于长期输送介质温度在45℃以下的无压或低压(0.4Mpa)埋地城镇排水、工业排水以及农田排水等工程。具有耐腐蚀、质量轻、安装简便、通流量大、寿命长(60年)等优点，可替代高能耗材质(水泥、铸铁、陶瓷等)制作的管材，属环保型绿色产品。

本发明管材的连接方式是：对于管径为DN200-DN1200的管材，采用柔性承插连接(胶圈或电熔)，管径为DN1200以上的采用承插内焊连接、哈夫式卡箍柔性连接等方式。

本发明的有益效果是：

1、耐老化：抗紫外线能力与抗氧化老化能力优于聚乙烯波纹管材，使用寿命更长；

2、刚性好：同样重量的条件下，比聚乙烯PE缠绕结构管材更好；

3、韧性好：与市场上普通PE波纹管价格相同的条件下，本发明的FRPO复合增强中空缠绕管抗冲击强度、抗低温耐候破坏、抗点载荷破坏比市场上普通PE波纹管高30％-60％，比现有市场上的PVC波纹管提高100％-400％，低温高能量重锤冲击标准比国际PE波纹管标准定高2.4倍；

4、环保性好：不污染环境、不污染土壤，不散发有毒有害气体；

5、耐腐耐磨性好：耐酸碱耐腐蚀，任何条件下不溶于水，耐磨性是PE材料的10倍；

6、抗压性好：扁平试验压至内径50％以上也不破裂不分层，防止地基沉降脆裂的风险更高，确保流量持久畅通；内压可承受0.4Mpa以上；

7、模量高：弯曲弹性模量与弯曲强度比PE波纹管提高60％-100％，产品长期强度更好。

附图说明

图1是本发明实施例所述FRPO复合增强中空缠绕管的纵向剖视图；

图2是本发明实施例所述FRPO复合增强中空缠绕管管壁的剖视图。

附图标记说明：

1、矩管；2、粘接加强筋；3、耐磨层；4、抗压抗拉伸层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

实施例：

如图1和图2所示，一种FRPO复合增强中空缠绕管，包括由矩管1缠绕而成的缠绕管本体，缠绕管本体的内壁和外壁上分别设有耐磨层3和抗压抗拉伸层4，耐磨层3为改性聚烯烃耐磨料，抗压抗拉伸层4为聚丙烯材料，矩管1的材料包括聚丙烯料、纳米材料、玻璃纤维材料和增容剂。

在另外一个实施例中，缠绕管本体的内壁和外壁的光滑度为Ra0.012-Ra0.009。

在另外一个实施例中，如图2所示，缠绕管本体内部位于相邻两矩管1之间分别设有粘接加强筋2。

在另外一个实施例中，矩管的原料还包括丙烯酸羟乙酯、抗氧剂和热稳定剂。

在另外一个实施例中，矩管的原料还包括粉体填充物，该粉体填充物为无机矿物粉体片状、球状、立方状或纤维状结构的粉体。

在另外一个实施例中，粉体填充物为碳酸钙、滑石粉、高岭土、云母、石墨粉、硅灰石、玻璃微珠、硅藻土和玻璃纤维中的一种或多种。

在另外一个实施例中，矩管的原料还包括吸水母粒。

在另外一个实施例中，所述矩管的原料还包括硫酸钙。

在另外一个实施例中，矩管的各原料的重量份数为：聚丙烯料100份、纳米材料8份-10份、玻璃纤维材料8份-10份、增容剂1份-3份、丙烯酸羟乙酯30份-40份、抗氧剂2份-3份、热稳定剂2份-3份、粉体填充物5份-6份、吸水母粒4份-6份、硫酸钙5份-8份。

在另外一个实施例中，矩管的各原料的重量份数为：聚丙烯料100份、纳米材料10份、玻璃纤维材料10份、增容剂2份、丙烯酸羟乙酯35份、抗氧剂2份、热稳定剂2份、粉体填充物5份、吸水母粒5份、硫酸钙7份。

在另外一个实施例中，矩管的各原料的重量份数为：聚丙烯料100份、纳米材料8份、玻璃纤维材料8份、增容剂1份、丙烯酸羟乙酯30份、抗氧剂2份、热稳定剂2份、粉体填充物5份、吸水母粒4份、硫酸钙5份。

在另外一个实施例中，矩管的各原料的重量份数为：聚丙烯料100份、纳米材料10份、玻璃纤维材料10份、增容剂3份、丙烯酸羟乙酯40份、抗氧剂3份、热稳定剂3份、粉体填充物6份、吸水母粒6份、硫酸钙8份。

上述FRPO复合增强中空缠绕管的制备方法，包括以下步骤：

S1、以聚丙烯料：纳米材料：玻璃纤维材料：增容剂＝100：8-10：8-10：1-3的配比取原料，采用双螺杆挤出机进行高分子共混，其中，挤出机料筒的温度为：一段210℃，二段215℃，三段210℃；螺杆长径比为25：1；螺杆转速为120r/min-160r/min；

S2、取共混物与粘接材料热熔双层复合挤出制成加强矩管1；

S3、将改性聚烯烃耐磨料制成板材缠绕于成型机形成管道内壁耐磨层3；

S4、加强矩管1通过粘接加强筋2缠绕于管道内壁耐磨层3上形成缠绕管本体；

S5、在缠绕管本体的外壁上采用聚丙烯材料二次复合缠绕加强，制备抗压抗拉伸层4，即得复合增强中空缠绕管。

此外，步骤S1中，聚丙烯料、纳米材料、玻璃纤维材料和增容剂的质量比优选为100：10：10：2。

本实施例通过聚丙烯料、纳米材料、增容剂等高分子共混与改性聚烯烃耐磨料热熔双层复合挤出制成矩管，再将矩管缠绕成缠绕管本体制成FRPO复合增强中空缠绕管，矩管起到中空粘接加强筋的作用；独特生产工艺采用工字钢原理抗压，管道内外壁光滑平整，在管道内壁耐磨层加入的改性聚烯烃耐磨料，增强管道的耐磨抗腐性延长管道的使用寿命；外壁采用聚丙烯二次复合缠绕加强，使管材抗弯、抗拉伸型、内承压大大提高。本发明的复合增强中空缠绕管将高刚度、高强度和塑料的耐腐蚀、耐磨损和柔韧性等优良性结合起来，该管材可适用于长期输送介质温度在45℃以下的无压或低压(0.4Mpa)埋地城镇排水、工业排水以及农田排水等工程。具有耐腐蚀、质量轻、安装简便、通流量大、寿命长(60年)等优点，可替代高能耗材质(水泥、铸铁、陶瓷等)制作的管材，属环保型绿色产品。

本实施例管材的连接方式是：对于管径为DN200-DN1200的管材，采用柔性承插连接(胶圈或电熔)，管径为DN1200以上的采用承插内焊连接、哈夫式卡箍柔性连接等方式。

本实施例的FRPO复合增强中空缠绕管与其它管道的性能对比如下：

水泥管在城镇排水、工业排水以及农田排水等工程中最为常用，本实施例的FRPO复合增强中空缠绕管与水泥管的详细性能对比如下：

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种FRPO复合增强中空缠绕管，其特征在于，包括由矩管缠绕而成的缠绕管本体，所述缠绕管本体的内壁和外壁上分别设有耐磨层和抗压抗拉伸层，所述耐磨层为改性聚烯烃耐磨料，所述抗压抗拉伸层为聚丙烯材料，所述矩管的原料包括聚丙烯料、纳米材料、玻璃纤维材料和增容剂。

2.根据权利要求1所述的一种FRPO复合增强中空缠绕管，其特征在于，所述缠绕管本体的内壁和外壁的光滑度为Ra0.012-Ra0.009。

3.根据权利要求2所述的一种FRPO复合增强中空缠绕管，其特征在于，所述缠绕管本体内部位于相邻两矩管之间分别设有粘接加强筋。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种FRPO复合增强中空缠绕管，其特征在于，所述矩管的原料还包括丙烯酸羟乙酯、抗氧剂和热稳定剂。

5.根据权利要求4所述的一种FRPO复合增强中空缠绕管，其特征在于，所述矩管的原料还包括粉体填充物，该粉体填充物为无机矿物粉体片状、球状、立方状或纤维状结构的粉体。

6.根据权利要求5所述的一种FRPO复合增强中空缠绕管，其特征在于，所述粉体填充物为碳酸钙、滑石粉、高岭土、云母、石墨粉、硅灰石、玻璃微珠、硅藻土和玻璃纤维中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的一种FRPO复合增强中空缠绕管，其特征在于，所述矩管的原料还包括吸水母粒。

8.根据权利要求7所述的一种FRPO复合增强中空缠绕管，其特征在于，所述矩管的原料还包括硫酸钙。

9.根据权利要求8所述的一种FRPO复合增强中空缠绕管，其特征在于，所述矩管的各原料的重量份数为：聚丙烯料100份、纳米材料8份-10份、玻璃纤维材料8份-10份、增容剂1份-3份、丙烯酸羟乙酯30份-40份、抗氧剂2份-3份、热稳定剂2份-3份、粉体填充物5份-6份、吸水母粒4份-6份、硫酸钙5份-8份。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述FRPO复合增强中空缠绕管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、取聚丙烯料、纳米材料、玻璃纤维材料和增容剂进行高分子共混；

S2、取共混物与粘接材料热熔双层复合挤出制成加强矩管；

S3、将改性聚烯烃耐磨料制成板材缠绕于成型机形成管道内壁耐磨层；

S4、加强矩管通过粘接加强筋缠绕于管道内壁耐磨层上形成缠绕管本体；

S5、在缠绕管本体的外壁上采用聚丙烯材料二次复合缠绕加强，制备抗压抗拉伸层，即得复合增强中空缠绕管。

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