CN117103617B - 基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺、保温用聚氨酯 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
本申请涉及高分子材料领域，具体公开了一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺、保温用聚氨酯。基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺包括以下步骤：在弯曲钢管外侧套上长度小于弯曲钢管的弯曲高密度聚乙烯外护管，弯曲高密度聚乙烯外护管与弯曲钢管的弯曲弧度和曲率半径相同，组合后形成同心圆；在弯曲钢管和弯曲高密度聚乙烯外护管的两端嵌入法兰；注入保温用聚氨酯，发泡，熟化，形成聚氨酯保温层，制得产品。本申请的保温弯管的制备工艺简单，易于实现工业化生产；另外，本申请的保温用聚氨酯与弯曲高密度聚乙烯外护管的内壁剥离强度大，不易脱离，使用寿命长，保温、阻水效果好。
Description
技术领域
本申请涉及高分子材料技术领域，更具体地说，它涉及一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺、保温用聚氨酯。
背景技术
预制直埋保温管是绝热管的简称，用于液体、气体及其他介质的输送，在石油、化工、航天、军事、集中供热等管道的绝热保温工程均有广泛应用。通常，预制直埋保温管从内向外分为三层结构，第一层：钢管层，简称钢管，根据客户设计和要求一般选用无缝钢管、螺旋钢管和直缝钢管。钢管表面经过抛丸除锈工艺处理后，达到相关标准的要求。第二层：聚氨酯保温层，简称保温层，保温层包覆在钢管层的外表面，生产中由发泡机将聚氨酯冲入钢管层和保护层之间，发泡制成。第三层：高密度聚乙烯保护层，简称外护层或外护管，通常是具有一定壁厚的黑色或黄色聚乙烯塑料管材，其作用是保护保温层免受机械硬物破坏，并且防腐、防水。
现有的预制直埋保温管的生产工艺是：高密度聚乙烯外护管经挤出机真空定径、直线牵引、切割工序提前预制，预处理过的钢管由输送装置托送向前，与高密度聚乙烯外护管穿管形成组合管，高压发泡机的枪管向外护层与钢管之间的空腔内注入硬质聚氨酯泡沫塑料原液，原液随即发泡成型，在外护层与钢管之间发泡形成保温层。
针对上述相关技术，发明人发现目前的保温管制备方法多为直管制备，并没有提及到如何制备保温弯管的方法，将两个直管进行连接制备弯管的方法，需要根据弯管的弧度调整直管的安装角度，制备方法较为繁琐。
发明内容
为了提供一种保温弯管的制备方法，本申请提供一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺、保温用聚氨酯。
第一方面，本申请提供一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，采用如下技术方案：
一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，包括以下步骤：
S1、在弯曲钢管外侧套上长度小于弯曲钢管的弯曲高密度聚乙烯外护管，弯曲高密度聚乙烯外护管与弯曲钢管的弯曲弧度和曲率半径相同；所述弯曲高密度聚乙烯外护管的制法为：将高密度聚乙烯颗粒熔融、挤出、弯曲定型、真空定径、水冷、弧形牵引，牵引弧度使得弯曲高密度聚乙烯外护管的弯曲弧度与弯曲钢管的弯曲弧度相同，弯曲钢管与弯曲高密度聚乙烯外护管组合穿管厚形成同心圆；
S2、在弯曲钢管和弯曲高密度聚乙烯外护管的两端放入法兰；
S3、穿透弯曲高密度聚乙烯外护管，向弯曲钢管和弯曲高密度聚乙烯外护管之间注入保温用聚氨酯，经发泡，熟化，在弯曲钢管和弯曲高密度聚乙烯外护管之间形成聚氨酯保温层，制得产品。
通过采用上述技术方案，将钢管通过焊接或热煨制备成弯曲钢管后，为与之匹配，需要使用具有与弯曲钢管相同弧度的高密度聚乙烯外护管，将高密度聚乙烯的颗粒料经熔融挤出后，在弯曲定型导引下，经真空定径，确定高密度聚乙烯外护管的直径，然后通过牵引高密度聚乙烯管远离挤出机的一端，通过控制牵引曲率半径、方向和速度，获得与钢管弯曲度和弧度相同的高密度聚乙烯外护管，然后将弯曲高密度聚乙烯外护管套设在弯曲钢管上，向钢管和外护管之间注入聚氨酯，经发泡、熟化后，制成预制直埋保温管，一步成型，制备方法简单。
可选的，所述真空定径的压力为0.01-0.03MPa，水温为20-25℃。
通过采用上述技术方案，采用真空定径方式，对挤出的高密度聚乙烯外护管进行尺寸固定，增加尺寸稳定性。
可选的，所述弯曲高密度聚乙烯外护管的内壁经过以下处理：向弯曲高密度聚乙烯外护管的内壁涂刷含有多巴胺溶液、十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、陶瓷微球和木质素的混合溶液，干燥，当注入保温用聚氨酯并发泡、熟化后，将产品在400-420℃的氮气气氛中放置50-60min，混合溶液在弯曲高密度聚乙烯外护管内壁的涂刷量为250-400g/m2。
通过采用上述技术方案，在弯曲高密度聚乙烯外护管内壁和弯曲钢管外壁之间填充保温用聚氨酯时，保温用聚氨酯与弯曲高密度聚乙烯外护管内壁之间的粘结强度影响预制直埋保温管的质量，因此在弯曲高密度聚乙烯外护管内壁上涂刷含有多巴胺溶液等组分的混合溶液，多巴胺具有很强的粘性，能发生自聚合反应，形成聚多巴胺，聚多半中含有大量的邻苯二酚和一级胺、二级胺，进一步增强了黏附性，多壁碳纳米管通过引入长链硅氧烷增强其疏水性，陶瓷微球则通过聚多巴胺的黏附性附着在外护管内壁黏附，当聚氨酯发泡时，能与聚氨酯泡沫形成相互嵌合结构，从而改善了聚氨酯保温层与弯曲高密度聚乙烯外护管的界面粘结强度，另外还增强了外护管的水汽阻隔性；当木质素被聚多巴胺黏附在高密度聚乙烯外护管的内壁上，并在注入聚氨酯并发泡后，随着在氮气气氛中的热裂解，从而在弯曲高密度聚乙烯外护管上发生碳化形成一层疏水的碳膜，覆盖在聚氨酯发泡颗粒的表面，从而改善聚氨酯的阻水性，而木质素三维互通多孔骨架也被保留下来，当聚氨酯发泡后，聚氨酯泡沫颗粒能与三维互通多孔骨架相互嵌合，形成良好的界面粘结作用，改善聚氨酯保温层与弯曲高密度聚乙烯外护管内壁的粘结强度。
可选的，所述混合溶液中各组分的重量份为：
10-30份多巴胺溶液、1-5份十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、2-6份陶瓷微球、4-12份木质素。
通过采用上述技术方案，采用以上用量的多巴胺溶液、陶瓷微球、木质素等原料，经涂刷后在弯曲高密度聚乙烯外护管内壁形成具有疏水作用且与聚氨酯发泡颗粒嵌合紧密的保护层，能改善弯曲高密度聚乙烯外护管的阻水性，增强外护管对聚氨酯保温层的防水保护，以免聚氨酯保温层遇水后变形，保温功能减弱。
可选的，向弯曲高密度聚乙烯外护管内注入保温用聚氨酯的同时，还通入被气化的聚对二甲苯，通入时间与注入保温用聚氨酯的时间相同。
通过采用上述技术方案，聚对二甲苯在100℃以上能进行气化沉积，在弯曲钢管和弯曲高密度聚乙烯外护管的间隙两端封闭，在通入保温用聚氨酯的同时，向其中通入气化的聚对二甲苯，聚对二甲苯在聚氨酯发泡的同时，在其表面生长出完全覆盖的纳米尺度阻湿膜，而且结合力好、厚度均匀、致密，降低聚氨酯保温层界面与水分子的相互作用，能有效阻隔水分子的渗透。
第二方面，本申请提供一种保温用聚氨酯，采用如下技术方案：
一种保温用聚氨酯，包括以下重量份的原料：
组分A：25-30份端羟基聚丁二烯丙烯腈、0.5-1份催化剂、0.5-0.8份发泡剂、0.1-0.5份匀泡剂、0.3-0.7份阻燃剂、1.5-2份全氟辛基三氯硅烷、1-3份十二烷二胺改性石墨烯、0.05-0.2份三乙醇胺、1.25-5份木质素；
组分B：4-16份二异氰酸酯。
由于闭孔型通用硬质聚氨酯表面存在随机的微米尺度孔结构，因此当弯曲高密度聚乙烯外护管出现开裂或破碎时，在潮湿环境下，聚氨酯泡沫会出现吸湿行为，会导致填充在弯曲钢管和弯曲高密度聚乙烯外护管之间的聚氨酯泡沫塑化、溶胀甚至变形，从而影响保温效果。通过采用上述技术方案，在组分A中添加十二烷二胺改性石墨烯，在石墨烯上接枝十二烷二胺，含有伯氨基的石墨烯与端羟基聚丁二烯丙烯腈中的腈基发生接枝反应，从而将石墨烯通过十二烷二胺接枝到聚氨酯泡沫表面，使石墨烯与聚氨酯泡沫的界面作用增强，而且十二烷二胺接枝到聚氨酯泡沫上增加了聚氨酯泡沫与改性石墨烯的相容性，改性石墨烯均匀分散在泡沫表面，石墨烯不易与聚氨酯泡沫脱离，表面结构不易收到外界影响而变化，长链烷基改性的石墨烯降低了聚氨酯泡沫的表面能，提高了聚氨酯泡沫的疏水性，另外以石墨烯卷曲褶皱形态分散在聚氨酯泡沫的表面，从而大大提高了聚氨酯泡沫表面的粗糙度，提高了聚氨酯泡沫与高密度聚乙烯外护层的界面粘结强度；全氟辛基三氯硅烷在聚氨酯泡沫上组装，降低聚氨酯泡沫的表面能，改善其水汽阻隔性；木质素与二异氰酸酯在三乙醇胺的催化作用下，发生缩合聚合，自发性的自组装形成凝胶纳米粒子和形成纳米粒子组装的三维多孔框架的熟化过程，木质素是由多种醇单体组成其基本的骨架，包括香豆醇、松柏醇和芥子醇，作为取代基分布在芳香环的3位和5位，这些富含羟基的侧链基团使得木质素可以溶解在四氢呋喃等有机溶剂中，随着木质素和二异氰酸酯的缩合聚合，得到化学交联的PU，其具有独特的仿荷叶的微纳米多级结构，赋予了PU良好的疏水性，并且水分在PU表面的黏着力很低，接触角高，疏水性好；因此在聚氨酯泡沫的形成过程中，通过木质素和二异氰酸酯的交联，形成疏水性好的PU对聚氨酯泡沫进行填充，能进一步改善聚氨酯泡沫的阻水性，降低其吸湿率，延长使用寿命。
可选的，所述端羟基聚丁二烯丙烯腈的分子量为2000，腈含量为13-17%。
可选的，所述催化剂选自辛酸亚锡、三乙烯二胺和三亚乙基二胺中的至少一种。
可选的，所述阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯中的至少一种。
第三方面，本申请提供一种保温用聚氨酯的制备方法，采用如下的技术方案：
一种保温用聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
将端羟基聚丁二烯丙烯腈、催化剂、发泡剂、匀泡剂、阻燃剂、全氟辛基三氯硅烷、十二烷二胺改性石墨烯混合，制得初料；
将木质素和1/4质量的二异氰酸酯溶解在四氢呋喃中，混匀，加入三乙醇胺，立即加入到初料内，混匀后加入剩余二异氰酸酯，搅拌均匀后，制得原液，发泡，室温熟化。
通过采用上述技术方案，将木质素和二异氰酸酯先用四氢呋喃溶解，然后立即加入到初料中，将剩余二异氰酸酯加入，制成可发泡的原液，在制备保温管时，将原液注入钢管和高密度聚乙烯外护管的间隔内，发泡后熟化，制得阻水性强的聚氨酯。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请将高密度聚乙烯颗粒经热熔、挤出、弯曲定型、真空定径、水冷后弧形牵引，制成与弯曲钢管弧度相同的弯曲高密度聚乙烯外护管，将弯曲高密度聚乙烯外护管套设在弯曲钢管外，然后在二者之间填充保温用聚氨酯，制成保温弯管，制备方法简单，节省时间，而且制成的保温弯管适应性强，通过弯曲定型和弧形牵引使得高密度聚乙烯外护管与钢管弧度相同，相较于按照弯曲弧度将高密度聚乙烯外护管切割成有一定角度的管段，通过端面熔融焊接或挤出焊接成弯曲管状，具有无焊缝，制作过程简单，不易开裂的优点，而通过端面热熔焊接或挤出焊接的方式均存在多道焊缝，制作过程复杂且繁琐，同时存在焊缝处易开裂、未熔透等问题，埋于地下后，水分的渗入会造成保温层失效，而通过弯曲定型和弧形牵引等工艺制成的无缝化外护管为一次成型，不会形成任何漏点；
2、由于本申请采用在聚氨酯泡沫使用端羟基聚丁二烯丙烯腈和二异氰酸酯作为主料，并添加十二烷二胺改性石墨烯、木质素、全氟辛基三氯硅烷，十二烷二胺改性石墨烯中伯氨基能将石墨烯接枝到聚氨酯，增强了石墨烯与聚氨酯之间的相互作用力，从而改善了石墨烯与聚氨酯的相容性，增强了聚氨酯的疏水作用，而木质素在三乙醇胺的催化下，与二异氰酸酯产生缩合反应，形成具有荷叶纳米多级结构的聚氨酯，分散在聚氨酯发泡颗粒中，进一步填充聚氨酯发泡颗粒，并改善其阻湿效果；
3、本申请的预制直埋保温管优选采用含有多巴胺溶液、陶瓷微球、木质素等组分的混合溶液对高密度聚乙烯外护管的内壁进行预处理，在外护管内壁形成与聚氨酯发泡颗粒相互嵌合且疏水作用强的保护层，以增加聚氨酯保温层的阻湿效果，也改善外护管内壁与聚氨酯的剥离强度。
4、本申请预制直埋保温管优选在注入聚氨酯原液的同时向弯曲高密度聚乙烯外护管内壁和弯曲钢管外壁之间通入气化的聚对二甲苯，聚对二甲苯能在聚氨酯颗粒表面沉积，从而填充聚氨酯孔隙，能有效阻隔水分子的渗透，提高阻湿功能。
附图说明
图1为实施例4中弯曲高密度聚乙烯外护管和弯曲钢管的位置关系示意图。
图中：1、弯曲钢管；2、弯曲高密度聚乙烯外护管；3、聚氨酯保温层。
具体实施方式
十二烷二胺改性石墨烯的制备例1
制备例1：将0.6g十二烷二胺溶于60ml乙醇中，将0.3g氧化石墨烯和150ml蒸馏水混合5min，与溶有十二烷二胺的乙醇混合，升温至90℃反应24h，过滤，分别用蒸馏水、温度为30-40℃的无水乙醇交替洗涤10次，恒温干燥。
十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管的制备例2
制备例2：称取100g羟基化多壁碳纳米管分散于1500ml去离子水中，调节PH至9，超声搅拌15min，取150ml十八烷基三乙氧基硅烷缓慢加入碳纳米管混合液中，于25℃下搅拌2h，然后再1000r/min的转速下离心15min，再超声处理20min，依次用水喝乙醇冲洗沉淀物各3次。
实施例
实施例1：一种保温用聚氨酯，包括组分A和组分B，组分A和组分B的原料用量如表1所示，其中二异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷-二异氰酸酯，端羟基聚丁二烯丙烯腈的分子量为2000，腈含量为17%，催化剂为辛酸亚锡，发泡剂为环戊烷，匀泡剂为道康宁DC5043聚醚改性硅油，阻燃剂为氢氧化铝，十二烷二胺改性石墨烯由制备例1制成。
上述保温用聚氨酯的发泡工艺，包括以下步骤：
（1）将端羟基聚丁二烯丙烯腈、催化剂、发泡剂、匀泡剂、阻燃剂、全氟辛基三氯硅烷、十二烷二胺改性石墨烯混合，制得初料；
（2）将木质素和1/4质量的二异氰酸酯溶解在四氢呋喃中，加入三乙醇胺，混匀后立即加入到初料内，混匀后加入剩余二异氰酸酯，搅拌均匀后，制得原液，发泡，室温熟化，四氢呋喃用量为木质素和1/4质量二异氰酸酯总重的2倍。
实施例2：一种保温用聚氨酯，与实施例1的区别在于，原料用量如表1所示。
实施例3：一种保温用聚氨酯，与实施例1的区别在于，原料用量如表1所示。
实施例4：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，包括以下步骤：
S1、将弯曲钢管1经抛光后，在弯曲钢管1外套上长度小于弯曲钢管1长度的弯曲高密度聚乙烯外护管2，弯曲高密度聚乙烯外护管2的制法为：将高密度聚乙烯颗粒加热至熔融、挤出后获得圆筒状管道，经弯曲定型后进入真空定径设备，在0.03MPa和5℃下定径后水冷，利用牵引装置对圆筒状管道远离挤出机的一端进行牵引，使圆筒状管道的曲率半径与弯曲钢管1的曲率半径相同，弯曲弧度也相同，弯曲高密度聚乙烯外护管2和弯曲钢管1组合穿管厚形成同心圆，弯曲高密度聚乙烯外护管2和弯曲钢管1位置关系如图1所示；
S2、在弯曲钢管1和弯曲高密度聚乙烯外护管2的两端放入法兰；
S3、使用高压发泡机的穿刺头穿透高密度聚乙烯外护管2，向弯曲钢管1和高密度聚乙烯外护管2之间高压注入实施例1中制备的原液，发泡，室温熟化，在高密度聚乙烯外护管2和弯曲钢管1之间形成聚氨酯保温层3，制得产品。
实施例5：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例4的区别在于，步骤S1中，在弯曲钢管1外套上长度小于弯曲钢管1长度的弯曲高密度聚乙烯外护管2，弯曲高密度聚乙烯外护管2的制法为：将高密度聚乙烯颗粒加热至熔融、挤出后获得圆筒状管道，经弯曲定型后进入真空定径设备，在0.01MPa和20℃下定径后水冷，利用牵引装置对圆筒状管道远离挤出机的一端进行牵引，使圆筒状管道的曲率半径与弯曲钢管1的曲率半径相同，弯曲弧度也相同，弯曲高密度聚乙烯外护管2和弯曲钢管1组合穿管厚形成同心圆，弯曲高密度聚乙烯外护管2和弯曲钢管1位置关系如图1所示。
步骤S3保温聚氨酯由实施例2制成的原液经发泡、熟化制成。
实施例6：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例4的区别在于，步骤S3中聚氨酯保温层3由实施例3制成的原液经发泡、熟化制成。
实施例7：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例4的区别在于，
S1、将钢管1抛光，向高密度聚乙烯外护管2的内壁涂刷含有30kg多巴胺溶液、5kg十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、6kg陶瓷微球和12kg木质素的混合溶液，干燥，十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管由制备例2制成，陶瓷微球的粒径为2mm，多巴胺溶液由以下方法制成：将0.6g盐酸多巴胺加入到500ml浓度为10mmol/l Tris缓冲液中，搅拌溶解，制得多巴胺溶液，混合溶液在高密度聚乙烯外护管2内壁的涂刷量为400g/m2；
S2、在弯曲钢管1外侧套上长度小于弯曲钢管1的高密度聚乙烯外护管2；
S2、在弯曲钢管1和高密度聚乙烯外护管2两端的间隔中放入法兰；
S3、使用高压发泡机的穿刺头穿透高密度聚乙烯外护管2，向弯曲钢管1和高密度聚乙烯外护管2之间注入实施例1中制备的原液，发泡，室温熟化，在高密度聚乙烯外护管2和弯曲钢管1之间形成聚氨酯保温层3，制得产品，将产品在400℃的氮气气氛中放置60min。
实施例8：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例1的区别在于，
S1、将弯曲钢管1抛光，向高密度聚乙烯外护管2的内壁涂刷含有10kg多巴胺溶液、1kg十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、2kg陶瓷微球和4kg木质素的混合溶液，干燥，十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管由制备例2制成，陶瓷微球的粒径为2mm，多巴胺溶液由以下方法制成：将0.6g盐酸多巴胺加入到500ml浓度为10mmol/l Tris缓冲液中，搅拌溶解，制得多巴胺溶液，混合溶液在高密度聚乙烯外护管2内壁的涂刷量为250g/m2；
S2、在弯曲钢管1外侧套上长度小于弯曲钢管1的高密度聚乙烯外护管2；
S2、在弯曲钢管1和高密度聚乙烯外护管2两端的间隔中放入法兰；
S3、使用高压发泡机的穿刺头穿透高密度聚乙烯外护管2，向弯曲钢管1和高密度聚乙烯外护管2之间注入实施例1中制备的原液，发泡，室温熟化，在高密度聚乙烯外护管2和弯曲钢管1之间形成聚氨酯保温层3，制得产品，将产品在420℃的氮气气氛中放置50min。
实施例9：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例7的区别在于，混合溶液中未添加木质素。
实施例10：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例7的区别在于，混合溶液中未添加十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管。
实施例11：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例7的区别在于，混合溶液中未添加多巴胺溶液。
实施例12：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例7的区别在于，混合溶液中未添加陶瓷微球。
实施例13：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例7的区别在于，
S3、使用高压发泡机的穿刺头穿透高密度聚乙烯外护管2，向弯曲钢管1和高密度聚乙烯外护管2之间注入实施例1中制备的原液，并向高密度聚乙烯外护管2内通入被气化的聚对二甲苯，发泡，室温熟化，制得产品，将产品在420℃的氮气气氛中放置50min，气化的聚对二甲苯的通入压力为5Pa，停止注入原液同时也停止通入气化的聚对二甲苯。
实施例14：一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，与实施例4的区别在于，利用电晕对高密度聚乙烯外护管2的内壁进行预处理，电晕的电压为10kV。
对比例
对比例1：一种保温用聚氨酯，与实施例1的区别在于，未添加十二烷二胺改性石墨烯。
对比例2：一种保温用聚氨酯，与实施例1的区别在于，未添加木质素。
对比例3：一种保温用聚氨酯，与实施例1的区别在于，未添加全氟辛基三氯硅烷。
对比例4：一种聚氨酯泡沫保温材料，由由以下重量份配比的原料发泡制成：甲苯二异氰酸酯60kg，生物基聚醚多元醇30kg，山梨醇聚醚20kg,催化剂1kg，阻燃剂1kg，发泡剂0.5kg，硅油2kg，粉煤灰15kg，硅藻土10kg，去离子水8kg。生物基基聚醚多元醇为农林废弃物基制成的聚醚多元醇，分子量分布为1000，粘度为2800mPa·s，平均官能度4，催化剂为三乙烯二胺，阻燃剂为甲基磷酸二甲酯，发泡剂为异戊烷。
上述聚氨酯泡沫保温材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述原料的质量份配比；
(2)依次将甲苯二异氰酸酯、生物基聚醚多元醇、山梨醇聚醚、硅油一起置于搅拌机中，均匀搅拌30min，得混合物A；
(3)依次将催化剂、阻燃剂、发泡剂、粉煤灰、硅藻土、去离子水一起置于搅拌机中，搅拌20min，得混合物B；
(4)将混合物A加入混合物B中，升温至100℃，搅拌时间为120min，搅拌均匀即得产品。
性能检测试验
一、保温用聚氨酯的性能检测：按照实施例1-3和对比例1-4制备保温聚氨酯泡沫，按照以下方法检测各项性能，将检测结果记录于表2中。
1、密度、压缩强度、导热系数、闭孔率：按照GB/T34611-2017《硬质聚氨酯喷涂聚乙烯缠绕预制直埋预制直埋保温管》进行检测；
2、吸湿率：将实施例和对比例制备的保温聚氨酯泡沫在40℃的烘箱中干燥，参考GB/T20313，当间隔24h的连续三次测量，试样质量变化小于0.1%时，视为恒重。记录干燥后试样的质量为m0，然后对试样进行封边，参照GB/T17146-2015，使用60%的微晶蜡和40%的石蜡混合熔液封边，封边后再次称量试样质量，记为m1，将试样在25℃、RH为80%的恒温恒湿箱中，在低5天时称量其质量，记为mt，吸湿率按照以下方法计算：（mt-m1）、m0×100%，每组试样做三组对照试验，吸湿率取平均值。
由表2内数据可以看出，实施例1-3制备的保温用聚氨酯具有较高的密度、压缩强度、闭孔率，较低的导热系数，说明聚氨酯泡沫的硬度高、强度大，保温性能好，而且其吸湿率低，具有较好的阻湿性。
对比例1中未添加十二烷二胺改性石墨烯，与实施例1相比，对比例1制成的保温聚氨酯的吸湿率增大，水汽阻隔能力下降。
对比例2与实施例1相比，未添加木质素，表2内显示，对比例2制备的保温用聚氨酯的水汽阻隔性减弱。
对比例3中未添加全氟辛基三氯硅烷，可见对比例3制备的保温用聚氨酯的吸湿率较大，阻水性不佳。
对比例4为现有技术制备的保温材料聚氨酯，其压缩强度小，吸湿率大，水汽阻隔性不及实施例1。
二、基于高密度聚乙烯无缝外护管的保温弯管的性能检测：按照实施例4-13中的方法制备基于高密度聚乙烯无缝外护管的保温弯管，其中弯曲钢管1的管径为φ219×6mm，壁厚为2mm，聚氨酯保温层3的厚度为100mm，每根保温弯管的弯曲钢管1两端裸露部分的长度为250mm，钢管材质为Q235B，弯曲高密度聚乙烯外护管2采用PE80级的纯原料制成，原料牌号为中沙石化5000S，弯曲高密度聚乙烯外护管2的壁厚为3mm，弯曲钢管1和弯曲高密度聚乙烯外护管2的弯曲弧度均为70°。
1、弯曲高密度聚乙烯外护管2与聚氨酯保温层3的剥离强度：（1）试验仪器：等速伸长型拉伸试验机、平面求积仪：精度0.1m2、天平：分度值0.1mg；（2）试样制备：在保温弯管长度方向截取相同长度；（3）试验步骤：①使试样在温度为20℃，相对湿度为65%的条件下进行；②调整拉伸试验机，使牵引夹持器运动速度为110mm/min；③调整夹持器的间距为30mm，并使剥离时试样不发生扭曲现象；④试验时，聚氨酯保温层3应倒向一侧，如发生剥离不完全时，可以用小刀辅助刮剥，但不能影响试验结果；⑤从剥离开始连续记录试样剥离过程中的剥离曲线，剥离的有效长度不小于100mm；⑥试验结果：用平面求积仪描绘剥离曲线中部50%面积并剪取其图形，用天平称量后折算成面积，测量图形底线长度精度为0.5mm，按照下式计算：Q=C×SL×B，式中：Q为剥离强度，N/cm，S为剥离曲线下图形面积的测量值，cm2，B为试样宽度，cm；C为图形上单位高度所代表的负荷量，N/cm，L为试样长度，cm，计算结果取四个试样的算术平均值。
2、取实施例4-13制备的保温弯管试样，在40℃的烘箱中干燥，参考GB/T20313，当间隔24h的连续三次测量，试样质量变化小于0.1%时，视为恒重。记录干燥后试样的质量为m0，然后对试样进行封边，参照GB/T17146-2015，使用60%的微晶蜡和40%的石蜡混合熔液封边，封边后再次称量试样质量，记为m1，将试样在25℃、RH为80%的恒温恒湿箱中，在低5天时称量其质量，记为mt，吸湿率按照以下方法计算：（mt-m1）、m0×100%，每组试样做三组对照试验，吸湿率取平均值。
由表3内数据可以看出，实施例4-6中分别采用实施例1-3制备的保温用聚氨酯，制成的保温弯管具有阻水性，实施例7和实施例8中，还对弯曲高密度聚乙烯外护管2的内壁进行预处理，制成的保温弯管内的弯曲高密度聚乙烯外护管2与聚氨酯保温层3的剥离强度高，而且保温弯管的阻水性与实施例1相比，得到进一步的改善。
实施例9与实施例7相比，预处理弯曲高密度聚乙烯外护管2内壁时，未添加木质素，表3内显示，保温弯管的阻水效果减弱，而且弯曲高密度聚乙烯外护管2与聚氨酯保温层3的剥离强度有所减弱。
实施例10中因混合溶液中未添加十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管，与实施例7相比，实施例10制备的保温弯管的阻水效果减弱，吸湿率增大，而且聚氨酯保温层3与弯曲高密度聚乙烯外护管3的粘结作用下降。
实施例11中因混合溶液中未添加多巴胺溶液，实施例12因混合溶液中未添加陶瓷微球，实施例11和实施例12制备的保温弯管内，聚氨酯保温层3与弯曲高密度聚乙烯外护管2之间的界面剥离强度显著下降。
实施例13中还在注入能发泡成聚氨酯的原液时，通入气化的聚对二甲苯，经沉积获得疏水层，由此可见，实施例13制备的保温弯管阻湿效果提升。
实施例14中采用电晕对弯曲高密度聚乙烯外护管2内壁进行预处理，与实施例4，聚氨酯保温层3与弯曲高密度聚乙烯外护管2内壁的剥离强度增加，但与实施例8相比，剥离强度仍有待提升。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在弯曲钢管（1）外侧套上长度小于弯曲钢管（1）的弯曲高密度聚乙烯外护管（2），弯曲高密度聚乙烯外护管（2）与弯曲钢管（1）的弯曲弧度和曲率半径相同；所述弯曲高密度聚乙烯外护管（2）的制法为：将高密度聚乙烯颗粒熔融、挤出、弯曲定型、真空定径、水冷、弧形牵引，牵引弧度使得弯曲高密度聚乙烯外护管（2）的弯曲弧度与弯曲钢管（1）的弯曲弧度相同，弯曲钢管（1）与弯曲高密度聚乙烯外护管（2）组合穿管后形成同心圆；
S2、在弯曲钢管（1）和弯曲高密度聚乙烯外护管（2）的两端嵌入法兰；
S3、穿透弯曲高密度聚乙烯外护管（2），向弯曲钢管（1）和弯曲高密度聚乙烯外护管（2）之间注入保温用聚氨酯，经发泡，熟化，在弯曲钢管（1）和弯曲高密度聚乙烯外护管（2）之间形成聚氨酯保温层（3），制得产品；向弯曲高密度聚乙烯外护管（2）内注入保温用聚氨酯的同时，还通入被气化的聚对二甲苯，通入时间与注入保温用聚氨酯的时间相同；
所述弯曲高密度聚乙烯外护管（2）的内壁经过以下处理：向弯曲高密度聚乙烯外护管（2）的内壁涂刷含有多巴胺溶液、十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、陶瓷微球和木质素的混合溶液，干燥，当注入保温用聚氨酯并发泡、熟化后，将产品在400-420℃的氮气气氛中放置50-60min，混合溶液在弯曲高密度聚乙烯外护管（2）内壁的涂刷量为250-400g/m2；
所述保温用聚氨酯，包括以下重量份的原料：
组分A：25-30份端羟基聚丁二烯丙烯腈、0.5-1份催化剂、0.5-0.8份发泡剂、0.1-0.5份匀泡剂、0.3-0.7份阻燃剂、1.5-2份全氟辛基三氯硅烷、1-3份十二烷二胺改性石墨烯、0.05-0.2份三乙醇胺、1.25-5份木质素；组分B：4-16份二异氰酸酯；
所述保温用聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
将端羟基聚丁二烯丙烯腈、催化剂、发泡剂、匀泡剂、阻燃剂、全氟辛基三氯硅烷、十二烷二胺改性石墨烯混合，制得初料；
将木质素和1/4质量的二异氰酸酯溶解在四氢呋喃中，混匀，加入三乙醇胺，立即加入到初料内，混匀后加入剩余二异氰酸酯，搅拌均匀后，制得原液，发泡，室温熟化。
2.根据权利要求1所述的基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，其特征在于，所述真空定径的压力为0.01-0.03MPa，水温为20-25℃。
3.根据权利要求1所述的基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，其特征在于，所述混合溶液中各组分的重量份为：
10-30份多巴胺溶液、1-5份十八烷基三乙氧基硅烷改性碳纳米管、2-6份陶瓷微球、4-12份木质素。
4.根据权利要求1所述的基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，其特征在于，所述端羟基聚丁二烯丙烯腈的分子量为2000，腈含量为13-17%。
5.根据权利要求1所述的基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，其特征在于，所述催化剂选自辛酸亚锡、三乙烯二胺和三亚乙基二胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的基于无缝外护管的保温弯管的制作工艺，其特征在于，所述阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯中的至少一种。
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