專利名稱：抗靜電阻燃納米混雜纖維復(fù)合材料管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于流體、物料輸送用復(fù)合材料管道技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含 有納米微粒的混雜纖維增強(qiáng)熱固性樹脂復(fù)合材料管道。二. 背景技術(shù)隨著流體、物料輸送管道化的迅速發(fā)展，對(duì)兼具抗靜電、阻燃、重量輕、強(qiáng) 度高、耐腐蝕、耐磨損、不結(jié)垢、流阻小、節(jié)能降耗、輸送效率高、使用壽命長(zhǎng)， 易運(yùn)輸安裝等性能的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益良好的管道需求量急劇增加。由于所需管 道的公稱壓力從低壓(《2.5Mpa)、中壓(4.2-6.4Mpa)到高壓07Mpa)，管道直 徑從4>50-4>1000咖甚至突破4>3600鵬，管道長(zhǎng)度《12m，因此，所需管道的規(guī) 格尺寸和技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求不僅使鋼管、鑄鐵管、球墨鑄鐵管等傳統(tǒng)的單質(zhì)材料管無(wú) 法兼顧實(shí)現(xiàn)，就連預(yù)應(yīng)力混凝土管、塑料管、玻璃鋼管、玻璃鋼/塑料復(fù)合管、 塑料/金屬?gòu)?fù)合管等管道也難以兼顧實(shí)現(xiàn)。尤其是對(duì)內(nèi)徑大于4>600 ram的管道， 因一般鋼管為螺旋焊管，塑料管為螺旋纏繞管，其軸向力學(xué)性能下降，管內(nèi)壁流 阻增大，連接部易出現(xiàn)缺陷等致使該管道及其復(fù)合管道的制造的技術(shù)難度增加， 且直接影響著管道的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。加之，塑料管、玻璃鋼管易燃，易產(chǎn)生 靜電積聚，且彈性模量比鋼鐵低1一3個(gè)數(shù)量級(jí)，而鋼鐵管道存有耐腐蝕性較差， 易結(jié)垢，重量大，運(yùn)輸安裝費(fèi)用高等不足，這些不利因素直接制約著現(xiàn)有管道的 技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性，對(duì)于大口徑管道其不利因素則更多。三. 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述背景技術(shù)中現(xiàn)有管道的不足之處，根據(jù)管道 的不同使用技術(shù)要求，充分發(fā)揮復(fù)合材料性能具有可合理設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)采用復(fù) 合結(jié)構(gòu)、納米技術(shù)和混雜纖維增強(qiáng)等措施使各層分工合作，各組分材料相互揚(yáng)長(zhǎng) 避短、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，產(chǎn)生正混雜效應(yīng)，為用戶提供一種兼具抗靜電、阻燃、耐腐蝕、 耐磨損、不結(jié)垢、抗老化等性能的輸送效率高，使用壽命長(zhǎng)，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益 良好的一種含納米微?；祀s纖維增強(qiáng)熱固樹脂復(fù)合材料管道。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該復(fù)合材料管道的管壁為層合結(jié)構(gòu)，由內(nèi) 向外依次為功能內(nèi)襯層、次內(nèi)層、混雜結(jié)構(gòu)層和外表層；其內(nèi)襯層、外表層均含 抗靜電納米微粒且與混雜結(jié)構(gòu)層中所含導(dǎo)電纖維間有連通道；管道兩端裝有金屬連接件。本實(shí)用新型復(fù)合材料管的功能內(nèi)襯層是用加有納米金屬或納米無(wú)機(jī)導(dǎo)電微 粒等抗靜電添加劑的不飽和聚酯、環(huán)氧、酚醛等熱固性樹脂中的一種或兩種浸漬 粘接玻璃纖維表面氈或合成纖維無(wú)紡布制成的富樹脂層。本實(shí)用新型復(fù)合材料管的次內(nèi)層是用玻璃纖維連續(xù)氈和連續(xù)玻璃纖維纏繞 增強(qiáng)加有二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣等無(wú)機(jī)納米微粒中的一種和熱塑塑料粉 的不飽和聚酯、環(huán)氧、酚醛等熱固性樹脂中的一種或兩種制成的防腐蝕抗?jié)B透層。本實(shí)用新型復(fù)合材料管的混雜結(jié)構(gòu)層是用連續(xù)玻璃纖維與鋼絲或碳纖維等 高彈性模量、高強(qiáng)度、導(dǎo)電纖維夾芯混雜分層纏繞共同增強(qiáng)同一種加有阻燃無(wú)機(jī)
微粉填料的熱固樹脂，以保證管道所需要的強(qiáng)度、剛度和抗靜電、阻燃性。本實(shí)用新型復(fù)合材料管的外表層是用連續(xù)玻璃纖維纏繞增強(qiáng)同時(shí)加有抗靜電納米微粒和能屏蔽紫外線輻射的硫酸鋇微粉的抗老化熱固樹脂層。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于加有抗靜電組分的功能內(nèi)襯層、外表層均與混雜結(jié)構(gòu)層中的導(dǎo)電鋼絲、碳纖維之間有連通道，可有效提高該管道的抗靜電性能。由于外表層中加入可屏蔽紫外線等輻射線的硫酸鋇微粉，可有效提高該管道的抗老化性能。本實(shí)用新型的有益效果是根據(jù)不同使用技術(shù)要求，在與鋼管相比其綜合成本 基本不變的前提下可使復(fù)合材料管道兼具重量輕、強(qiáng)度高、剛度較大、抗靜電、 阻燃、耐腐蝕、耐磨損、輸送效率高、使用年限長(zhǎng)、性價(jià)比高、實(shí)用性強(qiáng)，特別 適合煤礦井下排水、注漿、抽瓦斯，油田注井、輸水、油氣輸送，其潛在市場(chǎng)大， 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。四.
圖1為快速接頭納米混雜纖維復(fù)合管道示意圖 圖2為活套法蘭納米混雜纖維復(fù)合管道示意圖復(fù)合管道的管壁由內(nèi)到外依次為功能內(nèi)襯層l、次內(nèi)層2、混雜結(jié)構(gòu)層3和 外表層4，管道端部為快速接頭鋼套5，或金屬活套法蘭盤6。五.具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。 實(shí)施例l對(duì)一種公稱壓力4~6MPa快速接頭連接納米混雜纖維酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材 料管道，其操作步驟如下(l)以重量比7: 3的酚醛環(huán)氧混溶樹脂的總重為基準(zhǔn) 加入其重量份5—15%的納米石墨微粒或納米金屬微粒和適量的固化劑配制成樹 脂膠粘劑后先將其均勻刷、刮涂覆在經(jīng)脫模劑處理過(guò)的鋼管芯模表面不低于0. 2 皿的一層，再將經(jīng)樹脂膠液浸漬過(guò)的兩層玻璃纖維表面氈或合成纖維無(wú)紡布巻、 纏在芯模上制作功能內(nèi)襯層；(2)以重量比7: 3的酚醛環(huán)氧混溶樹脂總重為基準(zhǔn) 加入其重量份約10%左右的二氧化硅或三氧化二鋁或碳酸鈣等無(wú)機(jī)納米微粒和 適量的熱塑塑料粉末及固化劑配成樹脂膠粘劑，將經(jīng)該膠液浸漬過(guò)的連續(xù)玻璃纖 維氈和玻璃纖維無(wú)捻粗紗纏繞均勻覆蓋于功能內(nèi)外層之外，制成厚度不小于2 mm的次內(nèi)層；(3)配制加入適量阻燃無(wú)機(jī)微粉填料和固化劑的酚酸樹脂膠粘劑，在 次內(nèi)層之外夾芯混雜分層纏繞鋼絲增強(qiáng)層或碳纖維增強(qiáng)層和玻璃纖維增強(qiáng)層，直 至設(shè)計(jì)厚度，制成混雜纖維結(jié)構(gòu)層；(4)經(jīng)加溫旋轉(zhuǎn)固化后，脫模、修整管兩端， 并在其端部涂覆內(nèi)襯層膠粘劑，再將金屬快速接頭插入、粘接安裝于其上；(5)配 制加入5—15%納米金屬微粒和適量硫酸鋇微粉的酚醛樹脂膠粘劑，在混雜纖維 結(jié)構(gòu)層之外纏繞玻璃纖維增強(qiáng)外表層，并將快速接頭的筒體部分同時(shí)纏繞包覆加 固，待其固化脫模便制得復(fù)合材料管成品。 實(shí)施例2對(duì)于一種公稱壓力7—10Mpa活套法蘭連接納米混雜纖維不飽和聚酯復(fù)合材 料管道，其操作步驟如下(l)先將加入5—15%納米石墨微粒或納米金屬微粒和 適量固化劑、促進(jìn)劑的乙烯酯型不飽和聚酯樹脂刷、刮涂覆于已經(jīng)過(guò)脫模劑處理 的鋼管芯模表面不小于0. 2 mm的一層，再將經(jīng)該樹脂液浸漬過(guò)的兩層玻璃纖維表 面氈或合成纖維無(wú)紡布巻纏在芯模上，制作功能內(nèi)襯層；(2)用加有適量水合氧化 鋁阻燃劑微粉和熱塑塑料粉、固化劑、促進(jìn)劑的不飽和聚酯樹脂浸漬纏繞連續(xù)玻 璃纖維氈和無(wú)捻玻璃纖維于內(nèi)襯層之外，制成厚度不小于2IM的次內(nèi)層；(3)用加有不低于樹脂重量份50%水合氧化鋁微粉的通用不飽和聚酯樹脂作為膠粘劑在次內(nèi)層之外夾芯混雜分層纏繞鋼絲增強(qiáng)層或碳纖維層和玻璃纖維增強(qiáng)層，直至設(shè)計(jì)厚度，制成混雜增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層；(4)經(jīng)旋轉(zhuǎn)固化脫模后修整管兩端，再套入金屬活 套法蘭盤，模制管端錐頸，并使其端部均具抗靜電性能；(5)用加入5—15%納米 金屬微粒和適量硫酸鋇微粉的通用不飽和聚酯樹脂在混雜結(jié)構(gòu)層之外纏繞玻璃 纖維增強(qiáng)外表層，待其固化脫模便為復(fù)合材料管成品。
權(quán)利要求1.抗靜電阻燃納米混雜纖維復(fù)合材料管道，其特征在于管壁為層合結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外依次為功能內(nèi)襯層、次內(nèi)層、混雜結(jié)構(gòu)層和外表層；其功能內(nèi)襯層、外表層均含有抗靜電納米微粒且與結(jié)構(gòu)層的混雜導(dǎo)電纖維之間存有連通道；并在管道兩端裝有金屬連接件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料管道，其特征在于功能內(nèi)襯層為 用加有納米金屬或納米無(wú)機(jī)導(dǎo)電微粒的酚醛、不飽和聚酯、環(huán)氧等 熱固性樹脂中的一種或兩種浸漬粘接玻璃纖維表面氈或合成纖維無(wú) 紡布的富樹脂層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料管道，其特征在于次表面層為玻 璃纖維連續(xù)氈和連續(xù)玻璃纖維纏繞增強(qiáng)加有三氧化二鋁、二氧化硅、 碳酸鈣等無(wú)機(jī)納米微粒中的一種和熱塑塑料粉末的防腐抗?jié)B熱固樹 脂層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料管道，其特征在于混雜結(jié)構(gòu)層為 用連續(xù)玻璃纖維與鋼絲或碳纖維夾芯混雜、分層纏繞成型共同增強(qiáng) 同一種加有無(wú)機(jī)阻燃微粉填料熱固樹脂的強(qiáng)度層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料管道，其特征在于外表層為用連 續(xù)玻璃纖維纏繞增強(qiáng)加有納米金屬微粒和碳酸鋇微粉的熱固樹脂抗 老化層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料管道，其特征在于管道兩端裝有 金屬活套法蘭盤或快速接頭。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種含納米微粒的混雜纖維增強(qiáng)熱固樹脂復(fù)合材料管道。該管道的管壁為層合結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外依次為功能內(nèi)襯層、次內(nèi)層、混雜結(jié)構(gòu)層和外表層。其特點(diǎn)是功能內(nèi)襯層為含有導(dǎo)電納米微粒的短纖維增強(qiáng)富樹脂層；次內(nèi)層含有無(wú)機(jī)納米微粒和熱塑性塑料粉；混雜結(jié)構(gòu)層為連續(xù)玻璃纖維與鋼絲或碳纖維夾芯混雜分層纏繞共同增強(qiáng)合成樹脂；外表層為含抗靜電、抗老化組分的玻璃纖維纏繞層。該管道的兩端裝有金屬連接件，可根據(jù)管道的公稱壓力大小分別采用活套法蘭、快速接頭等連接方式。該復(fù)合材料管道具有重量輕、強(qiáng)度高、抗靜電、阻燃、抗老化、耐腐蝕、耐磨損、輸送效率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于液體、液固雙向流體和顆粒、粉體輸送，其推廣應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)F16L9/14GK201053543SQ20072002434
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者李茂國(guó), 蘇衍良 申請(qǐng)人:李茂國(guó);蘇衍良