本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種復合管道及其制備工藝。

背景技術：

充填采礦法是在礦產資源的地下開采過程中，隨著礦石在采出，井下采空區(qū)用具有一定物理力學性能的材料進行及時充填，從而一方面對采空區(qū)周圍的圍巖提供支撐，另一方面為相鄰礦體的開采提供條件的一類采礦方法。是礦山開采必不可少的主要生產環(huán)節(jié)之一。

目前在礦山充填中采用鑄鐵、雙金屬內襯、陶瓷內襯等材質的管道輸送填充物料，填充物料包括：粉煤灰、尾砂、塊石、高爐礦渣等的膏體，泵送至管道，輸送到填充目的地。

超高分子量聚乙烯管材作為一種有著特別優(yōu)異性能的新材料而逐漸被市場認可。但是目前，國內生產的聚乙烯塑料管道，多用于燃氣、化工、自來及電廠、鋁廠等領域的輸氣和輸水工程。而在金礦、銅礦、煤礦、鹽湖化工、油氣化工等輸送粉粒型物料的領域，由于粉粒型物料對管材的摩擦性較大，導致管材損耗嚴重，因此上述領域中一般還是采用金屬管材輸送，而金屬管道內壁容易因摩擦、腐蝕等問題而使管道內表面變得粗糙，導致輸送效率變低并逐步形成堵塞。一旦形成堵塞只能通過人工去垢或者更換管材，耗費人力物力，且降低了生產效率。

目前使用的管道材料有：

(1)自蔓延陶瓷復合管：該管道是將鐵氧化物和鋁粉混合的原料直接裝入管道內，置于離心機上，通過離心作用，將物料均布在背襯的鋼管內壁，通過高溫燃燒反應，將熔融后的陶瓷內襯材料固化復合在背襯鋼管內形成陶瓷-鋼管雙層復合材料。

(2)雙金屬復合耐磨管道：主要采用消失模、真空吸鑄或離心鑄造工藝，制作成外層為普通鋼管，內層為高合金耐磨材料的復合管道，達到韌性與耐磨性的最佳配合，解決耐磨性與可焊性的矛盾。

(3)高分子鋼襯復合管：高分子鋼襯復合管是由無縫鋼管與內襯高分子材料，通過化學粘結復合而成的鋼-塑復合管道，具有優(yōu)異的耐磨性、防腐蝕性及質量輕等特點，可以應用于鋼管內襯的高分子材料主要有丁晴橡膠、超高分子量聚乙烯和澆注型聚氨酯。通過添加增強劑、耐磨劑和潤滑劑等，提高內襯材料的加工性能及摩擦性能。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種高耐磨性、高流動性、高抗沖擊性、抗腐蝕性、耐低溫、輕質的復合管道及其制備工藝。

具體地，本發(fā)明的實施例提供一種復合管道，該復合管道包括高分子內襯管和無縫鋼管外管，所述高分子內襯管的原料配比的重量百分比為：超高分子量聚乙烯70％～92％，液晶高分子8％～28％，抗氧化劑0.8％～3.0％，潤滑劑1.0％～4.0％，以及其他添加劑0.2％～1.0％。

優(yōu)選地，所述抗氧化劑為巴斯夫抗氧化劑1076、科萊恩抗氧化劑1010或三嗪阻礙酚抗氧化劑STA-1。

優(yōu)選地，所述潤滑劑為石墨、氟化石墨、聚酰亞胺、氧化聚乙烯蠟、硬脂酸鋅和/或硬脂酸鉛。

優(yōu)選地，所述其他添加劑為聚四氟乙烯。

優(yōu)選地，所述高分子內襯管的外徑與所述無縫鋼管外管的內徑尺寸過盈1.5～3％。

本發(fā)明還提供一種復合管道的制備工藝，包括高分子內襯管的制備工藝及復合工藝，所述高分子內襯管的制備工藝包括以下步驟：

(1)將制備高分子內襯管的各種原料混合后加入混料機中混合4～6小時，然后將原料混合物在80℃～120℃下干燥3～6小時；

(2)將上述干燥后的原料混合物進行擠管；

(3)將混合好的原料送入螺旋角為40°～45°的單螺桿擠出機中，直接將粉末物料快速壓縮成一定密度的物料，進行熔融塑化后直接擠出管材，再依次經模具形成管型，再由水箱冷卻、牽引機牽引，最后由切割機定長切割，實現(xiàn)超高分子量聚乙烯內襯管的生產。

優(yōu)選地，所述復合工藝為：所述高分子內襯管存放于低溫至-100℃～-120℃的溫度范圍內，將所述高分子內襯管從低溫箱中快速取出后推壓在預先清潔干凈、涂覆過粘接膠的無縫鋼管外管管道中。

優(yōu)選地，所述擠管的擠出溫度參數(shù)為：加料段100～210℃；壓縮段250～285℃；均化段260～290℃，出口溫度240～265℃；融體壓力≤10Mpa。

優(yōu)選地，所述粘接膠為羅門哈斯422。

本發(fā)明的實施例所提供的復合管道及其制備工藝，內襯管道與無縫鋼管外管管道過盈配合并帶膠粘接，實現(xiàn)了內襯管與無縫鋼管外管的無縫隙緊密復合，保證了內襯管的尺寸穩(wěn)定性，防止內襯管在無縫鋼管外管管道中的滑動，當內襯管道被磨破之后，有效防止管內輸送介質流入夾層，擠壓內襯管道進入管道內部，造成輸送線路的堵塞；另外，超高分子量聚乙烯的抗沖擊性和吸收沖擊能居塑料之首，無論是外力強沖擊，還是內部壓力波動都難以使其開裂，特別是在低溫環(huán)境，其沖擊強度反而達到更高值，超高分子量聚乙烯的這種柔韌性為輸送系統(tǒng)提供了安全可靠的保障。

上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，詳細說明如下。

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的復合管道及其制備工藝及其具體實施方式、方法、步驟、特征及功效，詳細說明如后。

有關本發(fā)明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下的較佳實施例的詳細說明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過具體實施方式的說明，當可對本發(fā)明為達成預定目的所采取的技術手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所述實施例僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

實施例一

本發(fā)明實施例提供一種復合管道，該復合管道包括高分子內襯管和無縫鋼管外管，所述高分子內襯管的原料配比的重量百分比為：超高分子量聚乙烯80％，液晶高分子15.5％，科萊恩抗氧化劑1010 1.0％，氧化聚乙烯蠟3.0％，以及聚四氟乙烯0.5％。在本實施例中，所述高分子內襯管的外徑與所述無縫鋼管外管的內徑尺寸過盈1.5～3％。

本發(fā)明實施例還提供一種復合管道的制備工藝，包括以下步驟：

(1)將制備高分子內襯管的各種原料混合后加入混料機中混合4～6小時，然后將原料混合物在80℃～120℃下干燥3～6小時；

(2)將上述干燥后的原料混合物進行擠管，所述擠管的擠出溫度參數(shù)為：加料段100～210℃；壓縮段250～285℃；均化段260～290℃，出口溫度240～265℃；融體壓力≤10Mpa；

(3)將混合好的原料送入螺旋角為40°～45°的單螺桿擠出機中，直接將粉末物料快速壓縮成一定密度的物料，進行熔融塑化后直接擠出管材，再依次經模具形成管型，再由水箱冷卻、牽引機牽引，最后由切割機定長切割，實現(xiàn)超高分子量聚乙烯內襯管的生產；

(4)內襯管低溫至-100℃～-120℃的溫度范圍內，從低溫箱中快速取出后推壓在預先清潔干凈、涂覆過粘接膠的無縫鋼管外管管道中。優(yōu)選地，該粘接膠為羅門哈斯(THIXON)422，生產廠家為羅門哈斯公司。在本實施例中，該超高分子聚乙烯內襯管恢復到常溫后會有所膨脹，加上無縫鋼管外管內側涂覆有粘接膠，從而使高分子內襯管與無縫鋼管外管復合的更加緊密。

實施例二

本發(fā)明實施例提供一種復合管道，該復合管道包括高分子內襯管和無縫鋼管外管，所述高分子內襯管的原料配比的重量百分比為：超高分子量聚乙烯90％，液晶高分子8％，三嗪阻礙酚抗氧化劑STA-1 0.8％，硬脂酸鋅和硬脂酸鉛混合物1.0％，以及聚四氟乙烯0.2％。在本實施例中，所述高分子內襯管的外徑與所述無縫鋼管外管的內徑尺寸過盈1.5～3％。

本發(fā)明實施例提供一種復合管道的制備工藝，該制備工藝與實施例一的制備工藝類似。

實施例三

本發(fā)明實施例提供一種復合管道，該復合管道包括高分子內襯管和無縫鋼管外管，所述高分子內襯管的原料配比的重量百分比為：超高分子量聚乙烯70％，液晶高分子11.4％，巴斯夫抗氧化劑1076 0.8％，石墨、氟化石墨或聚酰亞胺4.6％，以及聚四氟乙烯1.0％。在本實施例中，所述高分子內襯管的外徑與所述無縫鋼管外管的內徑尺寸過盈1.5～3％。

本發(fā)明實施例提供一種復合管道的制備工藝，該制備工藝與實施例一的制備工藝類似。

實施例四

本發(fā)明實施例提供一種復合管道，該復合管道包括高分子內襯管和無縫鋼管外管，該無縫鋼管外管采用Φ133mm×5mm×2000mm標準無縫管，該高分子內襯采用超高分子量聚乙烯管道Φ125mm×10mm×2000mm，低溫溫度范圍為-110℃～-140℃，冷凍時間為1h。

某國內知名大型礦山企業(yè)將此復合管道安裝在介質輸入口以下500m處的水平巷道內，輸送介質為水泥，散裝P·O 32.5硅酸鹽水泥，參考GB/T175-1999的規(guī)定；干粉煤灰，參考GB/T 1596-1991和JGJ63-1989的規(guī)定；棒磨砂，參考Q/YSJC-ZB01-2001的規(guī)定；天然砂，質量指標參照棒磨砂技術標準執(zhí)行。制漿水質量符合JGJ63-1989的規(guī)定。

充填料配灰沙比例為1:4，其中天然砂添加量不超過棒磨砂用量的20％。干粉煤灰的添加量不超過水泥量的30％。

使用結果：經過4個月15萬立方體積的介質磨損，沒發(fā)現(xiàn)有內襯沒穿的現(xiàn)象。

由于本發(fā)明采用了內襯管道與無縫鋼管外管管道過盈配合并帶膠粘接，實現(xiàn)了內襯管與無縫鋼管外管的無縫隙緊密復合，保證了內襯管的尺寸穩(wěn)定性，防止內襯管在無縫鋼管外管管道中的滑動。最主要的效果是當內襯管道被磨破之后，有效防止管內輸送介質流入夾層，擠壓內襯管道進入管道內部，造成輸送線路的堵塞。

另外，超高分子量聚乙烯的抗沖擊性和吸收沖擊能居塑料之首，無論是外力強沖擊，還是內部壓力波動都難以使其開裂。其沖擊力強度為尼龍66的10倍，聚氯乙烯的20倍，聚乙烯的4倍。特別是在低溫環(huán)境，其沖擊強度反而達到更高值。超高分子量聚乙烯的這種柔韌性為輸送系統(tǒng)提供了安全可靠的保障。

以上所述，僅是發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。