CN108582826A

CN108582826A - 一种聚氨酯复合管的制备方法

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Publication number: CN108582826A
Application number: CN201810498774.XA
Authority: CN
Inventors: 杨中甲; 段秀合
Original assignee: Chengde Taihang New Mstar Technology Ltd
Current assignee: Chengde Taihang New Mstar Technology Ltd
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2018-09-28

Abstract

本发明提供了一种聚氨酯复合管的制备方法，将聚氨酯进行离心浇铸后熟化，得到内衬层；在所述内衬层外表面缠绕树脂与纤维的混合物，然后固化，得到聚氨酯复合管。本发明先离心浇铸内衬层，再以内衬层为模具缠绕外保护层，工艺简单，减少了脱模次数，增强了两种材料的粘接强度，得到的复合管结构安全可靠，良品率高。实验结果表明，本发明提供的方法良品率达95％以上。

Description

一种聚氨酯复合管的制备方法

技术领域

本发明涉及复合管体制备技术领域，特别涉及一种聚氨酯复合管的制备方法。

背景技术

管道输送流体具有成本低、安全等优点，是应用最为广泛的流体输送方式。金属材料特别是钢材由于具有良好的强度和成形性能，在现有的工程用管中得到了广泛的应用。但是，由于管道大都埋于地下，会受到输送介质、土壤、地下水以及杂散电流的腐蚀，腐蚀会导致钢管壁变薄，甚至穿孔泄漏，最终使管道失效，这不仅造成了巨大的经济损失和资源浪费，同时，泄漏物还会造成环境污染。并且，钢管的重量大，安装更换难度大，维修成本高。

聚氨酯具有良好的耐磨性钢衬聚氨酯复合管是以钢管为基体，以高耐磨、高弹性、高防腐的聚氨酯材料做为内衬，经特殊工艺加工而成的复合管道。钢衬聚氨酯复合管具有优异的耐磨、耐酸、耐碱、防结垢、耐辐射、耐水解老化、高弹性、抗机械冲击等综合性能，现已逐渐替代传统钢管而广泛应用。

但是，现有技术中的聚氨酯复合管一般采用先缠绕外管然后离心浇铸内衬的方法制备，这种操作存在脱模次数多，工艺繁琐的缺陷，因此导致成本高、生产效率低；并且，存在加工精度难以保证，产品良品率低的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚氨酯复合管的制备方法。本发明提供的方法简单，良品率高。

本发明提供了一种聚氨酯复合管的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚氨酯进行离心浇铸后熟化，得到内衬层；

(2)在所述步骤(1)得到的内衬层外表面缠绕树脂与纤维的混合物，然后固化，得到聚氨酯复合管。

优选的，所述步骤(1)中离心浇铸的温度为80～100℃，离心浇铸的速率为200～600r/min。

优选的，所述步骤(1)中熟化的温度为80～100℃，熟化的时间为15～17h。

优选的，所述步骤(1)中内衬层的厚度为6～20mm。

优选的，所述步骤(2)中树脂与纤维的质量比为1:(1～2)。

优选的，所述步骤(2)中的树脂包括环氧树脂、聚氨酯或酚醛树脂。

优选的，所述步骤(2)中的纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的一种或多种。

优选的，所述步骤(2)中树脂与纤维的混合物的制备在缠绕机中进行，包括：将纤维放到缠绕架上，将树脂放入浸胶槽，使纤维通过浸胶槽。

优选的，所述步骤(2)中的缠绕包括螺旋缠绕和/或环向缠绕。

优选的，所述步骤(2)中固化的温度为110～130℃，固化的时间为2～4h。

具体实施方式

(1)将聚氨酯进行离心浇铸后熟化，得到内衬层；

本发明将聚氨酯进行离心浇铸后熟化，得到内衬层。在本发明中，所述内衬层的厚度优选为6～20mm，更优选为8～15mm，最优选为10～12mm。在本发明中，所述聚氨酯能够提高复合管的耐磨性；当所述内衬层的厚度在上述范围内时，能够进一步在保证耐磨性的同时降低复合管的比重。

在本发明中，所述离心浇铸的温度优选为80～100℃，更优选为85～95℃；所述离心浇铸的速率优选为200～600r/min，更优选为400～500r/min。本发明对所述离心浇铸的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的离心浇铸制备聚合物管的技术方案即可。

在本发明中，所述熟化的温度优选为80～100℃，更优选为85～95℃；所述熟化的时间优选为15～17h，更优选为16h。

得到内衬层后，本发明在所述内衬层外表面缠绕树脂与纤维的混合物，然后固化，得到聚氨酯复合管。

在本发明中，所述树脂与纤维的质量比优选为1:(1～2)，更优选为1:1.5。

在本发明中，所述树脂优选包括环氧树脂、聚氨酯或酚醛树脂。在本发明中，所述聚氨酯优选包括邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯、乙烯基树脂和卤代不饱和聚酯中的一种或多种。

在本发明中，所述树脂优选还包括固化剂、促进剂和增韧剂中的一种或多种。

在本发明中，当所述树脂包括环氧树脂时，所述树脂优选包括如下重量份数的组分：环氧树脂100份，固化剂20～40份和增韧剂20份，更优选包括环氧树脂100份，固化剂25～35份和增韧剂20份。本发明对所述固化剂和增韧剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的环氧树脂用固化剂和增韧剂即可。在本发明中，所述环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。

在本发明中，当所述树脂包括聚氨酯时，所述树脂优选包括如下重量份数的组分：聚氨酯100份，固化剂2份和促进剂1～4份，更优选为聚氨酯100份，固化剂2份和促进剂2～3份。本发明对所述固化剂和促进剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的聚氨酯用固化剂和促进剂即可。在本发明中，所述聚氨酯具有耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能。

在本发明中，当所述树脂包括酚醛树脂时，所述树脂优选包括如下重量份数的组分：酚醛树脂100份，固化剂4～6份和增韧剂3份，更优选为酚醛树脂100份，固化剂5份和增韧剂3份。本发明对所述固化剂和增韧剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的酚醛树脂用固化剂和增韧剂即可。在本发明中，所述酚醛树脂具有耐热性、耐燃性、耐水性和绝缘性优良，耐酸性较好，机械和电气性能良好，易于切割等优点。

在本发明中，所述纤维优选包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的一种或多种，更优选为玄武岩纤维。在本发明中，所述纤维能够提高外保护层的强度，提高复合管的使用寿命。在本发明中，所述玄武岩纤维的比耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好与环氧树脂复合，能够显著提高纤维的韧性和耐磨性。

在本发明中，所述纤维的直径优选为5.5～13μm，更优选为6～12μm，最优选为8～10μm。在本发明中，所述纤维优选为连续纤维。本发明对所述纤维的长度没有特殊的限定，采用任意长度的连续纤维均可。

在本发明中，所述树脂与纤维的混合物的制备优选在缠绕机中进行，包括：将纤维放到缠绕架上，将树脂放入浸胶槽，使纤维通过浸胶槽。

在本发明中，所述纤维在混合前优选进行表面处理。本发明对所述表面处理的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的纤维表面处理的技术方案即可；具体地如，玻璃纤维加热除蜡。

得到树脂与纤维的混合物后，本发明将所述树脂与纤维的混合物缠绕在内衬层的外表面，形成外保护层。在本发明中，所述缠绕优选包括螺旋缠绕和/或环向缠绕。本发明对所述缠绕的缠绕角没有特殊的限定，根据纤维直径进行调整即可。在本发明中，所述缠绕的速度优选小于1m/s。

在本发明中，所述外保护层的厚度优选为6～12mm，更优选为8～10mm。在本发明中，所述外保护层能够提高复合管的耐腐蚀性和耐老化性能，且能够降低复合管的比重；所述外保护层的厚度在上述范围内，能够进一步在保证复合管使用寿命的同时降低复合管的比重。

在本发明中，所述固化的温度优选为110～130℃，固化的时间优选为2～4h。

本发明提供的制备方法制备得到的聚氨酯复合管包括由外向内依次设置的外保护层和内衬层；所述外保护层包括树脂和分布于所述树脂中的纤维；所述内衬层为聚氨酯。

本发明提供的制备方法先离心浇铸内衬层，然后以内衬层为模具，缠绕外保护层，工艺简单，减少了脱模次数，增强了两种材料的粘接强度，得到的复合管结构安全可靠，良品率高。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的聚氨酯复合管的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1:

一、原料：

树脂制备：广州市葵邦化工有限公司的AD80环氧树脂、广州市葵邦化工有限公司DDS固化剂

环氧树脂：固化剂(100:56重量)

纤维：承德泰航新材料科技有限公司直径7um连续玄武岩纤维40kg(8轴、每轴5kg左右)

聚氨酯：河北佑弘橡胶制品有限公司浇铸型聚氨酯弹性体(CPU)

纤维管：聚氨酯内衬(2:1质量)进行离心浇铸。

二、制备方法：

1、树脂与固化剂按照比例混合，得到树脂组分；

2、将聚氨酯注入离心浇铸模具内，通过离心机浇铸聚氨酯内衬(温度选用90℃，转速选用400r/min)；

3、将内衬层脱模放入烘箱内固化(110℃，8h)；

4、将预先制作好的法兰(模压成型)与聚氨酯套在模具上，保证法兰的同心度及垂直度，待用；

5、将内衬作为缠绕模具进行纤维缠绕工艺；

6、缠绕完成后进行外保护层固化(120℃，3h)，完成后即得到复合管。

三、对本实施例制备复合管进行力学性能测试得到数据如下：

测试标准：抗拉强度GB223，密度YB/T5200，硬度GB/T3854，耐磨性能GB1089，剥离强度HG4-854，耐老化性能GB3512。

得到管道性能：环向抗拉强度312Mpa，断裂裂伸长率3.6％，巴克尔硬度50HBr，密度1.9g/cm³，300％定伸强度12.5Mpa，强度邵氏A型70，180°剥离强度20KN/m，磨损减量0.13cm³/1.6km，老化系数(70℃*72h)0.97；耐候性优。

实施例2:

一、原料：

树脂制备：达森(天津)材料科技有限公司DS-300-A环氧树脂、DS300-B固化剂

环氧树脂：固化剂(100:30重量)

纤维：承德泰航新材料科技有限公司直径16um连续玄武岩纤维21kg/轴线密度4800Tex若干

聚氨酯：菲洛姆(福建)新材料科技有限公司预聚体P2190A-XT,固化剂MOCA

纤维管：聚氨酯内衬(2:1质量)进行离心浇铸。

二、制备方法：

1、树脂与固化剂按照比例混合，得到树脂组分；

2、将预聚体与固化剂通过浇铸机注入离心浇铸模具内，通过离心机浇铸聚氨酯内衬(温度选用90℃，转速选用600r/min)；

3、将内衬层脱模放入烘箱内固化(110℃，16h)；

5、将内衬作为缠绕模具进行纤维缠绕工艺；

6、缠绕完成后进行外保护层固化(常温，3h)，完成后即得到复合管。

得到管道性能：环向抗拉强度320Mpa，断裂裂伸长率38％，巴克尔硬度50HBr，密度1.92g/cm³，300％定伸强度12.5Mpa，强度邵氏A型70，180°剥离强度18KN/m，磨损减量0.13cm³/1.6km，老化系数(70℃*72h)0.98；耐候性优。

实施例3:

一、原料：

环氧树脂：固化剂(100:56重量)

纤维管：聚氨酯内衬(2:1质量)进行离心浇筑离心浇铸。

二、制备方法：

1、树脂与固化剂按照比例混合，得到树脂组分；

2、将预聚体与固化剂通过浇铸机注入离心浇铸模具内，通过离心机进行聚氨酯内衬一次固化(温度选用90℃，转速选用400r/min)；

3、将一次固化的管道内衬脱模放入烘箱内二次固化(110℃，16h)；

5、将内衬作为缠绕模具进行纤维缠绕工艺；

6、缠绕完成后进行外保护层固化(120，2h)，完成后即得到复合管。

得到管道性能：环向抗拉强度310Mpa，断裂裂伸长率36％，巴克尔硬度51HBr，密度1.95g/cm³，300％定伸强度13Mpa，强度邵氏A型70，180°剥离强度18KN/m，磨损减量0.14cm³/1.6km，老化系数(70℃*72h)0.98；耐候性优。

从以上实施例可以看出，本发明提供的方法简单，减少了脱模次数，增强了两种材料的粘接强度，得到的复合管结构安全可靠，良品率高达95％以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种聚氨酯复合管的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚氨酯进行离心浇铸后熟化，得到内衬层；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中离心浇铸的温度为80～100℃，离心浇铸的速率为200～600r/min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中熟化的温度为80～100℃，熟化的时间为15～17h。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中内衬层的厚度为6～20mm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中树脂与纤维的质量比为1:(1～2)。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的树脂包括环氧树脂、聚氨酯或酚醛树脂。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的一种或多种。

8.根据权利要求1、5～7中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中树脂与纤维的混合物的制备在缠绕机中进行，包括：将纤维放到缠绕架上，将树脂放入浸胶槽，使纤维通过浸胶槽。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的缠绕包括螺旋缠绕和/或环向缠绕。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中固化的温度为110～130℃，固化的时间为2～4h。