CN114133838A - 一种复合铝管g型管及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合铝管G型管及其加工工艺，所述复合铝管G型管包括钢管、铝管以及翅片，所述钢管和铝管通过冷拔的方式结合；所述翅片利用铝管外部的凹槽与铝管连接；所述复合铝管G型管外部设有涂料层，包括以下步骤：S1：将改性环氧树脂与填料、助剂和水混合均匀后，加入固化剂，混合均匀后，即为浆料；S2：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管，本申请制备的复合铝管G型管具有换热效果好、减少清洗工艺，节能减排的优点，同时复合铝管G型管具有耐磨性、耐腐蚀性以及优异的力学强度。
Description
技术领域
本发明涉及复合管材技术领域，具体为一种复合铝管G型管及其加工工艺。
背景技术
金属是最重要的结构材料之一，常常应用于工业领域，钢铝复合管广泛应用于汽车、电子电力、能源等领域，钢铝复合管在使用过程中，存在制备难度大、精度低的缺点。现有市面上的钢铝复合管是用铝管和钢管复合使用三辊轧机轧制而成，存在着散热效果不好，难清洗的问题。
而金属构件在使用过程中，必不可少的会发生金属的腐蚀，而金属腐蚀不仅会造成资源的流失，也会导致经济的损失，常用的技术手段主要是改善金属基质、缓蚀剂保护、电化学保护以及涂料层处理。
常用的保护方式主要以涂料层处理为主，既简单又高效，常用的基体树脂有环氧树脂、有机硅树脂，但这些树脂也都会存在一些问题，这些问题也会影响涂料层对金属的保护作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合铝管G型管及其加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
所述复合铝管G型管包括钢管、铝管以及翅片，所述钢管和铝管通过冷拔的方式结合；所述翅片利用铝管外部的凹槽与铝管连接；所述复合铝管G型管外部设有涂料层。
进一步地，所述涂料层所需材料包括，以重量计：基体树脂60-100份、填料5-10份、固化剂5-20份、助剂1-3份、水100-130份。
进一步地，所述基体树脂为改性环氧树脂，所述固化剂为过氧化甲乙酮。
进一步地，所述助剂包括消泡剂、抗氧剂、流平剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛的混合物，所述消泡剂、抗氧剂、流平剂的质量比为1：1：1。
进一步地，包括以下步骤：
S1：将改性环氧树脂与填料、助剂和水混合均匀后，加入固化剂，混合均匀后，即为浆料；
S2：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
进一步地，包括以下步骤：
S1：将正硅酸乙酯和乙醇，混合均匀后，加入水，使用盐酸溶液调节溶液PH值为3，在30-40℃下反应1-2h后，在50℃下继续反应2-3h后，与乙醇和有机硅单体混合均匀，缓慢加入水，继续使用盐酸溶液调节溶液pH值为3，在70-80℃下反应4-6h，加入碳酸钠中和反应，过滤、减压蒸馏，即为有机硅共聚物；
S2：将双酚A型环氧树脂溶于溶剂中，加入有机硅共聚物，混合均匀，加入有机铋，在80-90℃下反应3-4h，减压蒸馏，即为改性环氧树脂；
S3：将氧化石墨烯与碳化硼、二硫化钼混合均匀后，溶于乙醇溶液中，反应1-2h，烘干，浸渍于硅烷偶联剂的正己烷溶液中，用乙醇洗涤3次，离心10-20min，干燥12-15h后，于乙醇溶液中超声反应30min，加入Tris缓冲溶液，继续超声反应1-2h，加入盐酸多巴胺，升温至60-70℃，反应6-8h，离心10-20min，用乙醇和水的混合溶液洗涤产物3次，干燥12-15h，即为填料；
S4：将改性环氧树脂与填料、助剂和水混合均匀后，加入固化剂，反应20-40min，即为浆料；
S5：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
进一步地，所述凹槽的槽深为0.3-0.5m。
进一步地，所述S2步骤中的溶剂为二甲苯、环己酮和正丁醇的混合溶液，所述二甲苯、环己酮和正丁醇的质量比为7：1：2。
进一步地，所述硅烷偶联剂为1H，1H，2H，2H-全氟癸基三氯硅烷。
进一步地，所述正硅酸乙酯、水、乙醇的摩尔比为3：1：1。
进一步地，所述有机硅共聚物所需材料包括，以重量计：正硅酸乙酯5-15份、乙醇20-40份、水20-40份、有机硅3-8份、碳酸钠1-5份。
进一步地，所述改性环氧树脂所需材料包括，以重量计：双酚A型环氧树脂8-16份、溶剂10-25份、有机硅共聚物12-24份、有机铋0.1-0.5份。
进一步地，所述填料所需材料包括，以重量计：氧化石墨烯1-3份、碳化硼8-12份、二硫化钼5-10份、乙醇80-120份、Tris缓冲溶液5-10份、盐酸多巴胺0.2-0.8份、硅烷偶联剂1-3份。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：(1)使用有机硅共聚物对环氧树脂进行改性，提高了涂层的耐热性，将二氧化硅与有机硅树脂进行共聚后，接枝在环氧树脂上，使共聚物中的羟基、乙氧基与双酚A型环氧树脂中的仲羟基发生反应，使环氧树脂内部的Si-OH的含量变多，增强了涂料层与复合铝管G型管的结合力，同时，有机硅共聚物的加入，使有机硅与环氧树脂发生交联，抑制分子内部热运动，从而提高了涂层的耐热性，此外，Si-O键代替部分C-C键，增强涂料层的稳定性，有机硅共聚物的加入会填充环氧树脂内部的孔隙，使涂料层的致密性得到提高，硬度也随之改善。
(2)氧化石墨烯和二硫化钼进行复合，增强了涂层的力学强度，氧化石墨烯和二硫化钼均为层状结构，两者同时使用时，层状结构会发生滑动，降低了复合铝管G型管表面的磨损，将硅烷偶联剂和聚多巴胺接枝在二硫化钼表面，增强复合铝管G型管的耐腐蚀性，聚多巴胺结构中含有氨基，氨基会提高聚多巴胺与环氧树脂的交联度，增强二硫化钼与环氧树脂的相容性，二硫化钼的加入，使得环氧树脂表面的孔隙变小，腐蚀性介质难以渗入，同时，聚多巴胺内部的邻苯羟基促进涂料层与复合铝管G型管之间的附着力，提高耐腐蚀性。
(3)硅烷偶联剂的加入也会接枝在氮化硼表面，提高了涂料层的交联度，阻止分子链移动，增强了涂料层在高温条件下仍能保持稳定，提高了涂层的耐高温性，当复合铝管G型管受到摩擦时，氮化硼硬度比较高，会稳定的附着在复合铝管G型管表面，减少了G型管的磨损，进一步增强涂料层与复合铝管G型管的附着力和耐磨性。
(4)本发明制备的管材首先在钢管外部复合上一层铝管后，再通过设备开槽镶嵌翅片，在原铝管和钢管复合使用三辊轧机轧制而成的工艺基础上改进，改进后可以提高换热面积，减少清洗工艺，达到节能减排的目的，优点是复合层是采用冷拔方式使铝管和钢管紧密度更加结实，换热是靠两支管子的紧密度，紧密度越好，换热效果越好。并且形成的涂料层，有利于提高复合铝管G型管的耐腐蚀性、耐磨性、力学强度。
具体实施方式
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：S1：将5份正硅酸乙酯和10份乙醇，混合均匀后，加入10份水，使用盐酸溶液调节溶液PH值为3，在30℃下反应1h后，在50℃下继续反应2h后，与10份乙醇和3份有机硅单体混合均匀，缓慢加入10份水，继续使用盐酸溶液调节溶液pH值为3，在70℃下反应4h，加入1份碳酸钠中和反应，检测溶液pH值，大于7时，对溶液进行过滤、减压蒸馏，即为有机硅共聚物；
S2：将8份双酚A型环氧树脂溶于10份二甲苯、环己酮和正丁醇的混合溶液中，加入12份有机硅共聚物，混合均匀，加入0.1份有机铋，在80℃下反应3h，减压蒸馏，即为改性环氧树脂；
S3：将1份氧化石墨烯与8份碳化硼、5份二硫化钼混合均匀后，溶于60份乙醇溶液中，反应1h，烘干，浸渍于1份1H，1H，2H，2H-全氟癸基三氯硅烷的正己烷溶液中，用乙醇洗涤3次，离心10min，干燥12h后，于20份乙醇溶液中超声反应30min，加入5份Tris缓冲溶液，继续超声反应1h，加入0.2份盐酸多巴胺，升温至60℃，反应6h，离心10min，用乙醇和水的混合溶液洗涤产物3次，干燥12h，即为填料；
S4：将60份改性环氧树脂与5份填料、1份助剂和100份水混合均匀后，加入5份过氧化甲乙酮，反应20min，即为浆料；
S5：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设0.3m的凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
所述二甲苯、环己酮和正丁醇的质量比为7：1：2。
所述助剂包括消泡剂、抗氧剂、流平剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛的混合物，所述消泡剂、抗氧剂、流平剂的质量比为1：1：1。
实施例2：S1：将10份正硅酸乙酯和15份乙醇，混合均匀后，加入15份水，使用盐酸溶液调节溶液PH值为3，在35℃下反应1-2h后，在50℃下继续反应2.5h后，与15份乙醇和5份有机硅单体混合均匀，缓慢加入15份水，继续使用盐酸溶液调节溶液pH值为3，在75℃下反应5h，加入3份碳酸钠中和反应，检测溶液pH值，大于7时，对溶液进行过滤、减压蒸馏，即为有机硅共聚物；
S2：将12份双酚A型环氧树脂溶于20份二甲苯、环己酮和正丁醇的混合溶液中，加入20份有机硅共聚物，混合均匀，加入0.3份有机铋，在85℃下反应3.5h，减压蒸馏，即为改性环氧树脂；
S3：将2份氧化石墨烯与10份碳化硼、8份二硫化钼混合均匀后，溶于70份乙醇溶液中，反应1.5h，烘干，浸渍于2份1H，1H，2H，2H-全氟癸基三氯硅烷的正己烷溶液中，用乙醇洗涤3次，离心18min，干燥13h后，于20份乙醇溶液中超声反应30min，加入8份Tris缓冲溶液，继续超声反应1.5h，加入0.5份盐酸多巴胺，升温至65℃，反应7h，离心15min，用乙醇和水的混合溶液洗涤产物3次，干燥13h，即为填料；
S4：将80份改性环氧树脂与8份填料、2份助剂和120份水混合均匀后，加入15份过氧化甲乙酮，反应30min，即为浆料；
S5：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设0.3m的凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
所述二甲苯、环己酮和正丁醇的质量比为7：1：2。
所述助剂包括消泡剂、抗氧剂、流平剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛的混合物，所述消泡剂、抗氧剂、流平剂的质量比为1：1：1。
实施例3：S1：将15份正硅酸乙酯和20份乙醇，混合均匀后，加入20份水，使用盐酸溶液调节溶液PH值为3，在40℃下反应2h后，在50℃下继续反应3h后，与20份乙醇和8份有机硅单体混合均匀，缓慢加入20份水，继续使用盐酸溶液调节溶液pH值为3，在80℃下反应6h，加入5份碳酸钠中和反应，检测溶液pH值，大于7时，对溶液进行过滤、减压蒸馏，即为有机硅共聚物；
S2：将16份双酚A型环氧树脂溶于25份二甲苯、环己酮和正丁醇的混合溶液中，加入24份有机硅共聚物，混合均匀，加入0.5份有机铋，在80-90℃下反应34h，减压蒸馏，即为改性环氧树脂；
S3：将3份氧化石墨烯与12份碳化硼、10份二硫化钼混合均匀后，溶于100份乙醇溶液中，反应2h，烘干，浸渍于3份1H，1H，2H，2H-全氟癸基三氯硅烷的正己烷溶液中，用乙醇洗涤3次，离心20min，干燥15h后，于20份乙醇溶液中超声反应30min，加入10份Tris缓冲溶液，继续超声反应2h，加入0.8份盐酸多巴胺，升温至70℃，反应8h，离心20min，用乙醇和水的混合溶液洗涤产物3次，干燥12-15h，即为填料；
S4：将100份改性环氧树脂与10份填料3份助剂和130份水混合均匀后，加入20份过氧化甲乙酮，反应40min，即为浆料；
S5：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设0.3m的凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
所述二甲苯、环己酮和正丁醇的质量比为7：1：2。
所述助剂包括消泡剂、抗氧剂、流平剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛的混合物，所述消泡剂、抗氧剂、流平剂的质量比为1：1：1。
对比例
对比例1：
S1：将1份氧化石墨烯与8份碳化硼、5份二硫化钼混合均匀后，溶于60份乙醇溶液中，反应1h，烘干浸渍于1份1H，1H，2H，2H-全氟癸基三氯硅烷的正己烷溶液中，用乙醇洗涤3次，离心10min，干燥12h后，于20份乙醇溶液中超声反应30min，加入5份Tris缓冲溶液，继续超声反应1h，加入0.2份盐酸多巴胺，升温至60℃，反应6h，离心10min，用乙醇和水的混合溶液洗涤产物3次，干燥12h，即为填料；
S2：将60份环氧树脂与5份填料、1份助剂和100份水混合均匀后，加入5份过氧化甲乙酮，反应20min，即为浆料；
S3：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设0.3m的凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
所述助剂包括消泡剂、抗氧剂、流平剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛的混合物，所述消泡剂、抗氧剂、流平剂的质量比为1：1：1。
对比例2：
S1：将5份正硅酸乙酯和10份乙醇，混合均匀后，加入10份水，使用盐酸溶液调节溶液PH值为3，在30℃下反应1h后，在50℃下继续反应2h后，与10份乙醇和3份有机硅单体混合均匀，缓慢加入10份水，继续使用盐酸溶液调节溶液pH值为3，在70℃下反应4h，加入1份碳酸钠中和反应，检测溶液pH值，大于7时，对溶液进行过滤、减压蒸馏，即为有机硅共聚物；
S2：将8份双酚A型环氧树脂溶于10份二甲苯、环己酮和正丁醇的混合溶液中，加入12份有机硅共聚物，混合均匀，加入0.1份有机铋，在80℃下反应3h，减压蒸馏，即为改性环氧树脂；
S3：将1份氧化石墨烯与8份碳化硼混合均匀后，溶于60份乙醇溶液中，干燥12h，即为填料；
S4：将60份改性环氧树脂与5份填料、1份助剂和100份水混合均匀后，加入5份过氧化甲乙酮，反应20min，即为浆料；
S5：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设0.3m的凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
所述二甲苯、环己酮和正丁醇的质量比为7：1：2。
所述助剂包括消泡剂、抗氧剂、流平剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛的混合物，所述消泡剂、抗氧剂、流平剂的质量比为1：1：1。
对比例3：
S1：将60份性环氧树脂与1份助剂和100份水混合均匀后，加入5份过氧化甲乙酮，反应20min，即为浆料；
S2：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设0.3m的凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
所述助剂包括消泡剂、抗氧剂、流平剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛的混合物，所述消泡剂、抗氧剂、流平剂的质量比为1：1：1。
实验数据
附着力：按GB/T9286-1998《色漆和清漆划格实验》。
耐磨性：用磨具与涂料层进行接触，实验30min，对试样实验前后进行称重。
耐腐蚀性：按GB/T10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》。
结论：
1、实施例1与对比例1对比，表明改性环氧树脂的加入可以有效提升复合铝管G型管的附着力以及耐磨性。
2、实施例1与对比例2对比，表明二硫化钼和氧化石墨烯复配可以有效提升复合铝管G型管的耐磨性和耐腐蚀性。
3、实施例1与对比例3对比，对比例3采用的是以环氧树脂为基体，不添加氧化石墨烯、碳化硼、二氧化钼，仅添加助剂、固化剂和水制成浆料，经过试验检测，各项数据均小于本申请制备的复合铝管G型管。
4、本申请制备的复合铝管G型管具有换热效果好、减少清洗工艺，节能减排的优点，同时复合铝管G型管具有优异的耐磨性以及耐腐蚀性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种复合铝管G型管，其特征在于：所述复合铝管G型管包括钢管、铝管以及翅片，所述钢管和铝管通过冷拔的方式结合；所述翅片利用铝管外部的凹槽与铝管连接；所述复合铝管G型管外部设有涂料层。
2.根据权利要求1所述的一种复合铝管G型管，其特征在于：所述涂料层所需材料包括，以重量计：基体树脂60-100份、填料5-10份、固化剂5-20份、助剂1-3份、水100-130份。
3.根据权利要求2所述的一种复合铝管G型管，其特征在于：所述基体树脂为改性环氧树脂，所述固化剂为过氧化甲乙酮。
4.根据权利要求2所述的一种复合铝管G型管其特征在于：所述助剂包括消泡剂、抗氧剂、流平剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述流平剂为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛的混合物，所述消泡剂、抗氧剂、流平剂的质量比为1：1：1。
5.一种复合铝管G型管的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将改性环氧树脂与填料、助剂和水混合均匀后，加入固化剂，混合均匀后，即为浆料；
S2：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
6.根据权利要求5所述的一种复合铝管G型管的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将正硅酸乙酯和乙醇，混合均匀后，加入水，使用盐酸溶液调节溶液PH值为3，在30-40℃下反应1-2h后，在50℃下继续反应2-3h后，与乙醇和有机硅单体混合均匀，缓慢加入水，继续使用盐酸溶液调节溶液pH值为3，在70-80℃下反应4-6h，加入碳酸钠中和反应，过滤、减压蒸馏，即为有机硅共聚物；
S2：将双酚A型环氧树脂溶于溶剂中，加入有机硅共聚物，混合均匀，加入有机铋，在80-90℃下反应3-4h，减压蒸馏，即为改性环氧树脂；
S3：将氧化石墨烯与碳化硼、二硫化钼混合均匀后，溶于乙醇溶液中，反应1-2h，烘干，浸渍于硅烷偶联剂的正己烷溶液中，用乙醇洗涤3次，离心10-20min，干燥12-15h后，于乙醇溶液中超声反应30min，加入Tris缓冲溶液，继续超声反应1-2h，加入盐酸多巴胺，升温至60-70℃，反应6-8h，离心10-20min，用乙醇和水的混合溶液洗涤产物3次，干燥12-15h，即为填料；
S4：将改性环氧树脂与填料、助剂和水混合均匀后，加入固化剂，反应20-40min，即为浆料；
S5：将铝管通过冷拔的方式复合在钢管外部后，在铝管外部开设凹槽，将翅片通过凹槽镶嵌在铝管外部，喷涂浆料，烘干，形成涂料层，即为复合铝管G型管。
7.根据权利要求5所述的一种复合铝管G型管的加工工艺，其特征在于：所述凹槽的槽深为0.3-0.5m。
8.根据权利要求6所述的一种复合铝管G型管的加工工艺，其特征在于：所述S2步骤中的溶剂为二甲苯、环己酮和正丁醇的混合溶液，所述二甲苯、环己酮和正丁醇的质量比为7：1：2。
9.根据权利要求6所述的一种复合铝管G型管的加工工艺，其特征在于：所述硅烷偶联剂为1H，1H，2H，2H-全氟癸基三氯硅烷。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220304 |
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