CN103527862A - 玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管及其制备方法 - Google Patents

玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管及其制备方法，该玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管包括聚乙烯管，聚乙烯管包括聚乙烯内管和聚乙烯外管，在聚乙烯内管和聚乙烯外管之间嵌设有玻璃纤维增强层。本发明还公开其制备方法。本发明在高密度聚乙烯管壁中间缠绕一层或多层玻璃纤维布或玻璃纤维线，或者玻璃纤维管状织物，使管的壁厚降低至原来的三分之二到一半，同时因为主要载荷由玻璃纤维材料承担，聚乙烯材料承受的应力大幅度减小，从而解决了原改性聚乙烯管的蠕变问题。该玻璃纤维增强的聚乙烯管可以用于给水排水管道，也可以用于煤矿瓦斯排放管等。

Description

玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，涉及一种玻璃纤维增强的高密度聚乙烯（HDPE）复合材料管。 
背景技术
伴随着人类社会文明的脚步，“管”一直在变换着新的面孔，从给水排水管到瓦斯抽放管，承担着新的角色。而制造管的材料也在不断演变，从瓦管，水泥管，钢管，直到今天的塑料管复合材料管等等。因为钢管有很多缺陷，如重量大，不易安装；耐腐蚀性能差，需经常维修更换等，于是人们尝试用玻璃钢代替钢管，虽然解决了重量大、耐腐蚀性能差的问题，同时也带来了新的问题：韧性差、易损坏、不耐高温等。上世纪80-90年代PVC管走进了人们生活的方方面面，与此同时它也作为一种新型的管材料。PVC管确实解决了钢管重量大、不耐腐蚀及玻璃钢管韧性差的问题，但它抗静电性能差，定尺直管接头过多，安装太麻烦，因此很少矿井用这种管材。上世纪九十年代中后期改性PE煤矿用管以具有韧性好、抗静电、高阻燃、抗腐蚀、抗冲击、耐磨损等一系列优点问世，然而聚乙烯管存在着管壁太厚、成本过高、价格随油价波动，当管内压力达到一定高度时，管壁易发生蠕变等一系列问题。玻璃纤维具有高强度和高刚度，如果与聚乙烯形成复合材料，就可以增加管的强度和刚度解决蠕变问题，同时减小壁厚。 但是因为制造过程的困难性，目前只有短切纤维增强的聚乙烯管材，但这远远没有充分利用玻璃纤维的材料优势。 
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足提供一种玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管及其制备方法，在高密度聚乙烯管壁中间缠绕一层或多层玻璃纤维布或玻璃纤维线，使管的壁厚降低至原来的三分之二到一半，同时因为主要载荷由玻璃纤维材料承担，聚乙烯材料承受的应力大幅度减小，从而解决了原改性聚乙烯管的蠕变问题。该玻璃纤维增强的聚乙烯管可以用于给水排水管道，也可以用于煤矿瓦斯排放管等。    
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，包括聚乙烯管，聚乙烯管包括聚乙烯内管和聚乙烯外管，在聚乙烯内管和聚乙烯外管之间嵌设有玻璃纤维增强层。
上述玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，所述聚乙烯外管是一层。 
上述玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，所述玻璃纤维增强层是由玻璃纤维线与聚乙烯内管轴线呈一定角度缠绕构成的。 
上述玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，所述玻璃纤维增强层是由玻璃纤维布与聚乙烯内管轴线呈一定角度缠绕构成的。 
上述玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，所述玻璃纤维布是单向、双向或多向玻璃纤维布。 
上述玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，所述玻璃纤维增强层是玻璃纤维管状织物。
上述玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，所述聚乙烯外管至少是两层，在相邻两层之间均嵌设有玻璃纤维增强层。 
上述玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管的制备方法， 包括以下步骤：a.先挤压出聚乙烯内管，b.然后在聚乙烯内管上缠绕玻璃纤维布或线，或者套设玻璃纤维管状织物，构成玻璃纤维增强层，c.最后再挤压聚乙烯外管。 
上述玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管的制备方法，所述玻璃纤维线和玻璃纤维布是以聚乙烯内管轴线呈一定角度缠绕构成玻璃纤维增强层。 
上述玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管的制备方法，还包括步骤d.在聚乙烯外管外面再缠绕一层玻璃纤维增强层，e.再挤压一层聚乙烯外管; 或者步骤d和e重复循环至少一次。 
采用上述技术方案，本发明有以下优点：本发明在高密度聚乙烯管壁中间缠绕一层或多层玻璃纤维布或玻璃纤维线，或者玻璃纤维管状织物，使管的壁厚降低至原来的三分之二到一半，同时因为主要载荷由玻璃纤维材料承担，聚乙烯材料承受的应力大幅度减小，从而解决了原改性聚乙烯管的蠕变问题。该玻璃纤维增强的聚乙烯管可以用于给水排水管道，也可以用于煤矿瓦斯排放管等。    
附图说明
图1是本发明的结构示意图。 
图2是本发明的第二种结构示意图。 
图3是本发明的第三种结构示意图。 
图4是本发明的第四种结构示意图。 
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示的一种玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，包括聚乙烯管，聚乙烯管包括聚乙烯内管1和聚乙烯外管3，在聚乙烯内管和聚乙烯外管之间嵌设有玻璃纤维增强层2。图1、图2和图3所述聚乙烯外管都是一层。 
如图1所示，本发明的玻璃纤维增强层2是由玻璃纤维捆绑带4与聚乙烯内管轴线呈一定角度缠绕构成的。 
如图2所示，本发明的玻璃纤维增强层2是由玻璃纤维布5与聚乙烯内管轴线呈一定角度缠绕构成的。 
如图3所示，本发明的玻璃纤维增强层2是玻璃纤维管状织物6。 
本发明图1、图2和图3中的玻璃纤维布或者玻璃纤维管状织物是单向、双向或多向玻璃纤维布中的任一种。 
如图4所示，本发明的玻璃纤维增强层2还可以是由一条或多条玻璃纤维线7与聚乙烯内管轴线呈一定角度紧密缠绕构成的。 
本发明还可以根据管的用途和承载情况，将聚乙烯外管还可以设置两层甚至两层以上的任何层数，在相邻两层之间均嵌设有玻璃纤维增强层。 
一种玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管的制备方法，其特征在于： 包括以下步骤：a.先挤压出聚乙烯内管，b.然后在聚乙烯内管上缠绕玻璃纤维布或线，或者套设玻璃纤维管状织物，构成玻璃纤维增强层，玻璃纤维线和玻璃纤维布是以聚乙烯内管轴线呈一定角度缠绕构成玻璃纤维增强层；c.最后再挤压聚乙烯外管。 
根据管的用途和承载情况，本发明还包括步骤d.和步骤e，其中步骤d在聚乙烯外管外面再缠绕一层玻璃纤维增强层，e.再挤压一层聚乙烯外管；其中步骤d和e还可以重复循环。 

Claims (10)

1.一种玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，包括聚乙烯管，其特征在于：聚乙烯管包括聚乙烯内管（1）和聚乙烯外管（3），在聚乙烯内管和聚乙烯外管之间嵌设有玻璃纤维增强层（2）。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，其特征在于：所述聚乙烯外管是一层。
3.根据权利要求2所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，其特征在于：所述玻璃纤维增强层（2）是由玻璃纤维线与聚乙烯内管轴线呈一定角度缠绕构成的。
4.根据权利要求2所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，其特征在于：所述玻璃纤维增强层（2）是由玻璃纤维布与聚乙烯内管轴线呈一定角度缠绕构成的。
5.根据权利要求4所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，其特征在于：所述玻璃纤维布是单向、双向或多向玻璃纤维布。
6.根据权利要求2所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，其特征在于：所述玻璃纤维增强层2是玻璃纤维管状织物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管，其特征在于：所述聚乙烯外管至少是两层，在相邻两层之间均嵌设有玻璃纤维增强层。
8.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管的制备方法，其特征在于： 包括以下步骤：a.先挤压出聚乙烯内管，b.然后在聚乙烯内管上缠绕玻璃纤维布或线，或者套设玻璃纤维管状织物，构成玻璃纤维增强层，c.最后再挤压聚乙烯外管。
9.根据权利要求8所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管的制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维线和玻璃纤维布是以聚乙烯内管轴线呈一定角度缠绕构成玻璃纤维增强层。
10.根据权利要求9所述的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料管的制备方法，其特征在于：还包括步骤d.在聚乙烯外管外面再缠绕一层玻璃纤维增强层，e.再挤压一层聚乙烯外管; 或者步骤d和e重复循环至少一次。
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