CN206592668U - 一种阻燃直竹条增强竹复合管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述阻燃直竹条增强竹复合管径向由内至外分别设置有内衬阻燃层(1)、内衬层(2)、直竹条增强层(3)、外防护层(4)和外层阻燃层(5)，所述内衬阻燃层(1)和所述外层阻燃层(5)均为硅酮树脂组合物形成的涂层，所述硅酮树脂组合物为无机氧化物颗粒和缩合反应性硅酮树脂组成的组合物。本阻燃直竹条增强竹复合管符合节能环保、可持续发展的先进理念，强度高、安全性高、质量轻、抗拉伸性能好、弯曲韧性大，特别适用于外露或者架空的场合运输石油等有机可燃化学液体。

Description

一种阻燃直竹条增强竹复合管

技术领域

本实用新型涉及一种竹缠绕复合管，具体是一种具有阻燃性能、直竹条作为增强层的竹复合管，属于管道技术领域。

背景技术

在石油化工品的运输及防腐行业中，普遍采用水泥管、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、钢管、球墨铸铁管等传统管道。这类管道消耗着大量宝贵的石油、矿产资源，且有着高耗能高排放，资源不可再生的缺点。采用竹复合管替代，节能环保且价格低廉。但是竹基复合管道是采用竹纤维结合氨基树脂等胶黏缠绕制备而成，管道遇见明火有可燃性，并释放有毒气体，危害生产人员和消防人员生命健康，特别是当管道中输送的是石油、有机可燃化学液体时，安全性是更主要考虑的因素之一。

而且目前现有技术是单纯环向缠绕或螺旋缠绕来制备竹复合管，制备而成的竹复合管轴向拉伸容易形变，管道的弯曲韧性、抗拉伸和抗剪切性能低，降低了管道的使用年限，也限制了竹复合管的应用领域。

专利号CN203604828U，名称为“热固型竹砂复合压力管”的中国专利中公开了一种结构：沿径向由内至外分别设置有内衬层、内增强层、砂胶层、外增强层和外防护层，其特征在于：所述的内衬层和外防护层之间由内至外依次设置有竹蔑缠绕而成的内增强层、矿砂胶水搅拌而成的增厚层和竹蔑缠绕而成的外增强层。上述竹砂复合压力管中砂胶增厚层一方面增加了管材的刚度，另一方面降低了竹材的使用量，进一步降低了产品的成本。但存在以下缺点：1、管道内衬层是采用竹纤维和竹针织毡缠绕而成，具有可燃性，存在安全隐患，特别是输送石油、有机可燃化学液体时，安全性是更主要考虑的因素之一；2、管道外层的防水树脂一般为环氧树脂等有机物，当遇见明火时，可燃并释放大量有毒气体，危害生产人员和消防人员生命健康；3、管道中内衬层、内增强层、砂胶增强层、外增强层都是含有大量有机粘合剂，当火焰接触产生的热会转移到粘合剂上，从而使得粘合剂碳化，破坏管道的结构，造成管道变形破裂；4、管道中的内增强层是采用竹篾单纯环向缠绕或螺旋缠绕制备而成的，管道的轴向抗拉伸性能差，砂胶层虽然增加了管材的刚度，同时也增加了管材的重量，也降低了管道的弯曲韧性，限制了管道的应用。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种环保、安全性能高、具有优异的轴向强度和弯曲韧性的阻燃竹缠绕复合管。

本实用新型提供一种阻燃直竹条增强竹复合管，阻燃直竹条增强竹复合管径向由内至外分别设置有内衬阻燃层、内衬层、直竹条增强层、外防护层和外层阻燃层，内衬阻燃层和所述外层阻燃层均为硅酮树脂组合物形成的涂层，硅酮树脂组合物为无机氧化物颗粒和缩合反应性硅酮树脂组成的组合物。

作为本实用新型的进一步改进，硅酮树脂组合物包含由交联结构体形成的缩合反应性硅酮树脂，还包括分散在所述硅酮树脂组合物中的无机氧化物颗粒，所述无机氧化物颗粒和所述硅酮树脂通过化学键交联。

作为本实用新型的进一步改进，无机氧化物颗粒为选自玻璃粉、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氢氧化铝颗粒、氢氧化镁颗粒、锡氧化物颗粒和粘土矿物颗粒的至少一种。

作为本实用新型的进一步改进，内衬层由内至外依次包括天然纤维织物层和增强织物层，天然纤维织物层由淋上胶黏剂的天然纤维织物缠绕形成，增强织物层由淋上胶黏剂增强织物缠绕形成，胶黏剂包括树脂和固化剂。

作为本实用新型的进一步改进，天然纤维织物为竹纤维无纺布或木纤维无纺布，增强织物为玻璃纤维针织毡。

作为本实用新型的进一步改进，直竹条增强层包括内增强层、铺设在内增强层外的中增强层和位于最外层的外增强层，内增强层和外增强层均由一层以上的多根连续竹片环向缠绕而成，中增强层为一层以上的帘状直竹条，帘状直竹条中的直竹条沿轴向排列形成。

作为本实用新型的进一步改进，内衬阻燃层的厚度为0.5-1.5mm，外层阻燃层的厚度为0.5-1.5mm。

作为本实用新型的进一步改进，外防护层为防水防腐材料涂覆在直竹条增强层的外表面上形成的，所述外防护层厚度为0.5-1.5mm。

作为本实用新型的进一步改进，内衬阻燃层、内衬层、直竹条增强层、外防护层和外层阻燃层粘结固化为一体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的阻燃竹缠绕复合管的内衬阻燃层是硅酮树脂组合物形成的涂层，具有极高的阻燃性，安全性能高，特别适用于输送石油等有机可燃化学液体。

2、本实用新型的阻燃竹缠绕复合管有外层阻燃层，发生火灾时，外层阻燃层能有效避免管道燃烧造成的管道破裂，管道内液体渗透扩大火势蔓延的危险，另外外层阻燃层主要是高分子材料，挠性高、强度大，适宜作为外层防护保护层。

3、本实用新型的阻燃竹缠绕复合管的内衬阻燃层和外层阻燃层阻燃隔热性能极其优异，在接触火焰时，管道内部的有机粘合剂及可燃竹纤维不会延烧，不着火也不碳化，有效保证管道结构的安全性和稳定性。

4、本实用新型的阻燃竹缠绕复合管的阻燃层材料相比常用的卤素系有机阻燃物更为环保，相比氢氧化铝等无机阻燃物有着更加优异的抗拉伸、抗冲击、耐水等性能。

5、本实用新型采用连续竹片和直竹条作为增强材料，而非玻璃纤维或碳纤维等，环保且成本低；由于增强层中采用了直竹条进行轴向增强，使管道具备良好的轴向抗拉伸性能和韧性。

附图说明

图1是本实用新型的阻燃竹缠绕复合管道的结构示意图；

图中：1、内衬阻燃层；2、内衬层；21、天然纤维织物层；22、增强织物层；3、直竹条增强层；31、内增强层；32、中增强层；33、外增强层；4、外防护层；5、外层阻燃层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

参见图1，本实用新型的一种阻燃直竹条增强竹复合管，阻燃直竹条增强竹复合管径向由内至外分别设置有内衬阻燃层1、内衬层2、直竹条增强层3、外防护层4和外层阻燃层5，内衬阻燃层1和外层阻燃层5均为硅酮树脂组合物形成的涂层，硅酮树脂组合物为无机氧化物颗粒和缩合反应性硅酮树脂组成的组合物。迄今为止，卤素系阻燃剂已经广泛地用作用于使涂料组合物阻燃，卤系阻燃剂分解产生卤化氢(HX)，卤化氢消除高分子材料燃烧反应产生活性自由基。如HX与火焰中链反应活性物质HO·作用，使游离基浓度降低，从而减缓或终止燃烧的链式反应，达到阻燃的目的。但是卤素系阻燃剂发烟量大，释放出的卤化氢气体具有腐蚀性，并且会产生有毒致癌物质多溴代苯并恶英和多溴代二苯并呋喃，影响人体正常代谢，污染环境。此外，无机阻燃剂主要是把具有本质阻燃性的无机元素以单质或化合物的形式添加到被阻燃的基材中，以物理分散状态与高聚物充分混合，在气相或凝聚相通过化学或物理变化起到阻燃作用。但是无机阻燃剂主要问题是所需填充量大，否则就无良好的阻燃效果，但填充量大必然导致树脂混炼和成型时物料的流动性差，影响材料的加工性能和机械性能。本实用新型的阻燃直竹条增强竹复合管的内衬阻燃层1采用硅酮树脂组合物形成的涂层，硅酮树脂组合物阻燃物中无机氧化物颗粒和硅酮树脂通过化学键交联，以硅酮化合物阻燃的高分子材料,硅酮系阻燃剂多半会迁移到材料表面,形成表面为硅酮富集层的高分子梯度材料。一旦燃烧时,就会生成硅酮特有的、含有—Si—O—键和(或)—Si—C—键的无机隔氧绝热保护层,既阻止了燃烧生成的分解产物外逸,又抑制了高分子材料的热分解,达到高阻燃化、低发烟量、低有害性的目的。而且在燃烧时，有阻燃性的无机氧化物颗粒也发挥着阻燃的作用，因此本实用新型的硅酮树脂组合物发挥着阻燃的协同作用，具有极高的阻燃性，安全性能高，特别适用于输送石油等有机可燃化学液体。

本实用新型的硅酮树脂组合物包含由交联结构体形成的缩合反应性硅酮树脂，还包括分散在所述硅酮树脂组合物中的无机氧化物颗粒，所述无机氧化物颗粒和所述硅酮树脂通过化学键交联。本实用新型的阻燃直竹条增强竹复合管有外层阻燃层5，发生火灾时，外层阻燃层5能有效避免管道燃烧造成的管道破裂，管道内液体渗透扩大火势蔓延的危险，另外外层阻燃层5主要是高分子材料，挠性高、强度大，适宜作为外层防护保护层。

本实用新型的无机氧化物颗粒为选自玻璃粉、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氢氧化铝颗粒、氢氧化镁颗粒、锡氧化物颗粒和粘土矿物颗粒的至少一种。本实用新型的阻燃直竹条增强竹复合管的阻燃层材料相比常用的卤素系有机阻燃物更为环保，相比氢氧化铝等无机阻燃物有着更加优异的抗拉伸、抗冲击、耐水等性能。

本实用新型的内衬层2由内至外依次包括天然纤维织物层21和增强织物层22，天然纤维织物层21由淋上胶黏剂的天然纤维织物缠绕形成，增强织物层22由淋上胶黏剂的增强织物缠绕形成，胶黏剂包括树脂和固化剂。

本实用新型的天然纤维织物为竹纤维无纺布或木纤维无纺布，增强织物为玻璃纤维针织毡。

本实用新型的直竹条增强层3包括内增强层31、铺设在内增强层外的中增强层32和位于最外层的外增强层33，内增强层和外增强层均由一层以上的多根连续竹片环向缠绕而成，中增强层32为一层以上的帘状直竹条轴向排列设置。本实用新型采用连续竹片和直竹条作为增强材料，而非玻璃纤维或碳纤维等，环保且成本低；由于中增强层32中采用了直竹条进行轴向增强，使管道具备良好的轴向抗拉伸性能和韧性。

本实用新型的内衬阻燃层1的厚度为0.5-1.5mm，外层阻燃层5的厚度为0.5-1.5mm。上述厚度使得管道达到阻燃、防腐、耐磨性能优异的状态。

本实用新型的外防护层6为防水防腐材料涂覆在直竹条增强层3的外表面上形成的，外防护层4厚度为0.5-1.5mm。

本实用新型的内衬阻燃层1、内衬层2、直竹条增强层3、外防护层4和外层阻燃层5粘结固化为一体。

本实用新型的阻燃直竹条增强竹复合管的内衬阻燃层1和外层阻燃层5阻燃隔热性能极其优异，在接触火焰时，管道内部的有机粘合剂及可燃竹纤维不会延烧，不着火也不碳化，有效保证管道结构的安全性和稳定性。

本实用新型的阻燃直竹条增强竹复合管具体加工过程如下：

1、预处理：

(1)竹片预处理：把新鲜的毛竹开成5米长、0.7mm厚、10mm宽的竹片，用5％NaOH溶液浸泡6小时，用水冲洗干净，干燥后，把多根竹片用前后搭接的方式，用胶水粘接，形成一条长达50米以上不间断的连续竹片，并卷到卷筒上形成竹卷待用。

(2)制备帘状直竹条：把毛竹开成长1m长、厚5mm、宽10mm的直竹条，把66根直竹条横向紧密地排成宽度为660-670mm的竹帘，用丝线横向紧密地联成一体，形成帘状直竹条。

2、制备硅酮树脂组合物：

将50克平均粒径为8nm至11nm的胶体氧化硅溶液和84g2-丙醇装入包括搅拌机、回流冷凝器和氮气导入管的容器中。添加浓硝酸，将所得到的液体的酸度PH调节至2-4的范围内。接着，将所述混合物的温度升高至70℃，然后使用滴液漏斗，将通过在25g 2-丙醇中溶解25g在分子末端具有反应性甲氧基甲硅烷基的硅倍半氧烷化合物而制备的液体，用1.25小时滴加到所述混合物，以进行所述硅倍半氧烷化合物与胶体氧化硅颗粒表面的反应。

接着，将通过在75g 2-丙醇中溶解75g衍生自三官能烷氧基硅烷和双官能烷氧基硅烷的聚硅氧烷化合物而制备的液体用3.75小时滴加到所得物，以与所述胶体氧化硅上的硅倍半氧烷化合物进行反应，所述聚硅氧烷化合物在分子末端具有反应性甲氧基甲硅烷基。在70℃下，加热并搅拌所得物1小时，然后冷却至室温(25℃)，得到透明的树脂组合物溶液。

相对于100重量份透明树脂组合物溶液中的固体成分，分别将200重量份的玻璃粉和100重量份丙二醇单甲醚添加至透明树脂组合物溶液中，并浓缩所述混合物直到其固体成分浓度变为90wt％。然后，将所述浓缩液与10重量份磷酸系催化剂混合并搅拌。如此得到硅酮树脂组合物。

3、制备内衬层2：

(1)制备天然纤维织物层21：在匀速转动的模具上淋一层胶粘剂如环氧树脂，将竹纤维无纺布或木纤维无纺布缠绕在模具上，形成天然纤维植物层21。

(2)制备增强织物层22：天然纤维织物层21的外表面淋一层树脂，将玻璃纤维针织毡缠绕在天然纤维织物层21上，形成增强织物层22。

4、制备内衬阻燃层1：内衬层2内表面涂覆0.5-1.5mm制备完成的硅酮树脂组合物液体，待固化后，形成内衬阻燃层1。

5、制备直竹条增强层3：将竹卷上充分浸入树脂，缠绕在内衬层2的外表面，形成内增强层31，在内增强层31的外表面铺设一层帘状直竹条，形成中增强层32，再在中增强层32的外表面缠绕一层竹卷，形成外增强层33，内增强层31、中增强层32、外增强层33形成直竹条增强层3，对管道进行加热固化处理，成为固化一体的管道结构。

6、制备外防护层4：在管道外面涂刷一层防水防腐较好的树脂及防辐射填料，形成外防护层4。

7、制备外层阻燃层5：在外防护层4外表面涂覆0.5-1.5mm制备完成的硅酮树脂组合物液体，待固化后，形成外层阻燃层5。

Claims (9)

1.一种阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述阻燃直竹条增强竹复合管径向由内至外分别设置有内衬阻燃层(1)、内衬层(2)、直竹条增强层(3)、外防护层(4)和外层阻燃层(5)，所述内衬阻燃层(1)和所述外层阻燃层(5)均为硅酮树脂组合物形成的涂层，所述硅酮树脂组合物为无机氧化物颗粒和缩合反应性硅酮树脂组成的组合物。

2.根据权利要求1所述的阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述硅酮树脂组合物包含由交联结构体形成的缩合反应性硅酮树脂，还包括分散在所述硅酮树脂组合物中的无机氧化物颗粒，所述无机氧化物颗粒和所述硅酮树脂通过化学键交联。

3.根据权利要求1所述的阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述无机氧化物颗粒为选自玻璃粉、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氢氧化铝颗粒、氢氧化镁颗粒、锡氧化物颗粒和粘土矿物颗粒的至少一种。

4.根据权利要求1所述的阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述内衬层(2)由内至外依次包括天然纤维织物层(21)和增强织物层(22)，所述天然纤维织物层(21)由淋上胶黏剂的天然纤维织物缠绕形成，所述增强织物层(22)由淋上缠绕胶粘剂的增强织物缠绕形成，所述胶黏剂包括树脂和固化剂。

5.根据权利要求4所述的阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述天然纤维织物为竹纤维无纺布或木纤维无纺布，所述增强织物为玻璃纤维针织毡。

6.根据权利要求1所述的阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述直竹条增强层(3)包括内增强层(31)、铺设在内增强层(31)外的中增强层(32)和位于最外层的外增强层(33)，内增强层(31)和外增强层(33)均由一层以上的多根连续竹片环向缠绕而成，所述中增强层(32)为一层以上的帘状直竹条沿轴向排列形成。

7.根据权利要求1-3任一所述的阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述内衬阻燃层(1)的厚度为0.5-1.5mm，外层阻燃层(5)的厚度为0.5-1.5mm。

8.根据权利要求1-3任一所述的阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述外防护层(4)为防水防腐材料涂覆在直竹条增强层(3)的外表面上形成的，所述外防护层(4)厚度为0.5-1.5mm。

9.根据权利要求1-3任一所述的阻燃直竹条增强竹复合管，其特征在于：所述内衬阻燃层(1)、内衬层(2)、直竹条增强层(3)、外防护层(4)和外层阻燃层(5)通过胶粘剂粘结固化为一体。