管道复合耐磨功能层及耐磨管道内壁制造技术

本实用新型专利技术涉及管道复合耐磨功能层及耐磨管道内壁。管道复合耐磨功能层的特征：以管道内壁表面为内侧依次向复合有多向编织纤维布耐磨增强层和轴向编织纤维布耐磨增强层；所述多向编织纤维布耐磨增强层是由多向编织纤维布经树脂浸渍复合而成；所述轴向编织纤维布耐磨增强层是由轴向编织纤维布经树脂浸渍复合而成；耐磨管道内壁特征：由耐磨功能层、防渗层和纤维结构层组织构成的一体增强耐磨内壁。特点耐磨、抗渗、高强度、刚度、耐腐蚀，从而提高玻璃钢管道的使用寿命。玻璃钢管道的使用寿命。玻璃钢管道的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
管道复合耐磨功能层及耐磨管道内壁


[0001]本技术涉及一种管道复合耐磨功能层及耐磨管道内壁，属于管道结构


技术介绍

[0002]玻璃钢管道因具有可设计、成型方便、耐腐蚀性好、重量低、寿命长等特点，目前被应用于流体输送领域。但因其耐磨损性能较低，而多应用于中小管径和输送纯净流体的石油化工管道，此类管道设计无需注重管壁耐磨性能，满足管道强度要求，管道材料达到防腐蚀要求，制作达到防渗要求即可。
[0003]对输送含有固形物流体，如含有砂、石及其它杂质的流体，固体颗粒将在流体带动下对管壁产生磨耗作用，破坏管壁，缩短管道的使用寿命，因此需要采用耐磨功能管壁以保障管道的安全使用。
[0004]以泵为流体增压源的管道，起始管道要承受液体因增压而产生水力压头的冲击。管道进出口处湍急水流有较强冲击力和涡旋力，威胁管道安全。泵在高速运转时可能产生空泡气蚀现象，气蚀对泵壳、叶轮、管道会带来轻重不同的损伤。曾经看到很多液泵、叶片损伤如蜂窝，管壁磨损如纸一样薄，连使用几年的不锈钢管道也看到管壁局部磨损达2～3mm情况。使用一段时间的泵也可能因为磨损产生气蚀，对管道安全带来威胁。
[0005]水利工程管道、城镇泄洪排水管道都是百年工程，水流含泥沙、石砾、杂物太多，严重磨损管道，因此必须研发耐磨管道。
[0006]复合耐磨功能层为一种多相复合材料，不仅应具有较强耐磨性能，亦应具有足够的强度和刚度，提高玻璃钢管道的使用寿命。
[0007]为了提高管道抗磨损、抗冲击能力和整体强度，并使其具有较强韧性，防止开裂，本申请提出一种管道复合耐磨功能层及耐磨管道内壁。

技术实现思路

[0008]本技术目的之一在于提供一种管道复合耐磨功能层，目的之二在于提供一种耐磨管道内壁，以解决大中型管道、尤其是输送含砂砾、杂质流体管道的抗磨性能。
[0009]为解决上述问题，本技术所采用的技术方案是：
[0010]管道复合耐磨功能层，其特征在于，以管道内壁表面为内侧，依次向外经树脂浸渍复合有多向编织纤维布耐磨增强层和轴向编织纤维布耐磨增强层；
[0011]所述多向编织纤维布耐磨增强层是由1～2层多向编织纤维布经树脂浸渍复合而成；
[0012]所述轴向编织纤维布耐磨增强层是由2～10层轴向编织纤维布经树脂浸渍复合而成；
[0013]所述树脂是由疏水性气硅、碳化硅微粉、双酚A乙烯基树脂混合而成的预交联固化混合耐磨微粉树脂。双酚A乙烯基树脂在自由基固化交联反应后形成不溶难熔的三维网状
交联结构体，具有较好力学性能、化学稳定性和韧性，并且兼具耐腐蚀和抗水解的性能。疏水性气相二氧化硅（简称疏水性气硅），具有对树脂增稠、触变、增强、耐磨作用。通过疏水性气硅表面的羟基和树脂、单体碳化硅、玻璃纤维以及气硅之间形成氢键，构成三维网状结构。而疏水性气硅除了表面羟基外，主要依靠气硅表面经过改性的烷基之间缠绕构成三维网状结构。因此，复合耐磨功能层成形后是一种纤维增强、碳化硅增强、疏水性气硅增强的双三维网状交联共聚结构塑料。碳化硅微粉作为耐磨增强材料，其莫氏硬度大于9.2。
[0014]在树脂浸渍过程中，粒径相对小的碳化硅微粉伴随着树脂的浸渍渗入并附着于多向编织纤维布和轴向编织纤维布的纤维间隙内部，粒径相对大的碳化硅微粉在树脂浸后附着于多向编织纤维布和轴向编织纤维布的上下表面，固化后形成一层碳化硅微粉层。
[0015]所述多向编织纤维布为玻璃纤维多向编织布或碳素纤维多向编织布；所述轴向编织纤维布为玻璃纤维轴向布或碳素纤维轴向布，编织形式为单轴向布和双轴向布两种。
[0016]所述管道复合耐磨功能层的厚度由耐磨设计要求及使用寿命确定，一般设计为1.8～8.8mm。
[0017]所述多向编织纤维布与轴向编织纤维布全部采用碳素纤维编织材料，成型的复合耐磨层为碳＋碳化硅特种多相增强塑料，具有高强度、高硬度和耐磨、耐高温特性。可大幅提高管道强度与抗磨、耐高温性能，提高管道寿命。适用于输送流速快，冲击大，砂砾、石块较多流体的管道，也适合用于耐高温管道。
[0018]管道复合耐磨功能层的基本特征是：含疏水性气硅、碳化硅树脂同1～2层多向编织纤维布和2～10层轴向编织纤维布与附着于纤维表面的碳化硅微粉（细颗粒）反应生成多相增强双三维网状交联共聚塑料。
[0019]成形的耐磨功能层物理特性为不溶难熔的双三维网状纤维、碳化硅、疏水性气硅多相增强交联共聚结构塑料，具有高硬度、高强度、耐磨、耐温的特性。
[0020]管道复合耐磨功能层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0021]步骤一：制备混合疏水性气硅的树脂
[0022]在双酚A乙烯基树脂中加入疏水性气硅，所述疏水性气硅的加入量为双酚A乙烯基树脂质量分数的1.1～1.9%，充分搅拌均匀。
[0023]所述疏水性气硅粒径为12～16nm。
[0024]步骤二：制备混合耐磨碳化硅微粉的树脂
[0025]在混合有疏水性气硅的双酚A乙烯基树脂中加入碳化硅微粉，所述碳化硅微粉的加入量为双酚A乙烯基树脂质量分数的9～27%，充分搅拌后，再依次向内加入促进剂，搅拌均匀，加入固化剂，搅拌均匀后，获得预交联固化混合耐磨微粉树脂；
[0026]所述碳化硅微粉的莫氏硬度大于9.2；
[0027]所述碳化硅微粉包括目数为100的碳化硅微粉，其质量占比为60～70%，还包括目数为200的碳化硅微粉，其质量占比为30～40%。
[0028]步骤三：浸渍复合
[0029]将步骤一、二制得的预交联固化混合耐磨微粉树脂，在30～40分钟内，对每一层增强纤维布进行充分浸渍，使碳化硅微粉均匀附着布上下表面，逐层铺覆，用碾辊碾平每一层表面，并去除层间气泡，各层布铺覆完毕后，待树脂固化后，即形成纤维增强、碳化硅微粉增强及疏水性气硅增强的多相增强的双三维网状交联共聚塑料的复合耐磨功能层。
[0030]所述增强纤维布与混合耐磨微粉树脂的浸渍要求：按复合顺序将每一层增强纤维布逐层浸渍树脂，浸渍充分后，树脂中目数相对小的碳化硅微粉渗入增强纤维布的缝隙，充分提高纤维层间耐磨性，目数相对大的碳化硅微粉附着于增强纤维布的上下表层，形成一层树脂微粉层。
[0031]所述增强纤维布浸渍树脂含量为50%
±
2.5﹪，这里的树脂含量50%是质量比，是成形后的树脂质量与物体质量比。
[0032]所述增强纤维布包括1～2层的多向编织纤维布，以及2～10层的轴向编织纤维布；所述多向编织纤维布材料可以是玻璃纤维或碳素纤维；所述轴向编织纤维布采用的是单轴向布与双轴向布，根据材质选择的不同，可以是玻璃纤维轴向布或碳素纤维轴向布。
[0033]所述复合耐磨功能层的厚度依据流体介质情况、流速、管径、压力的不同进行设计，一般厚度设定为1.8～8.8mm。
[0034]一种耐磨管道内壁，其特征在于，包括耐磨功能层、防渗层和纤维结构层；
[0035]所述耐磨功能层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.管道复合耐磨功能层，其特征在于，以管道内壁表面为内侧，依次向外经树脂浸渍复合有多向编织纤维布耐磨增强层和轴向编织纤维布耐磨增强层；所述多向编织纤维布耐磨增强层是由多向编织纤维布经树脂浸渍复合而成；所述轴向编织纤维布耐磨增强层是由轴向编织纤维布经树脂浸渍复合而成；经树脂浸渍后的多向编织纤维布和轴向编织纤维布的纤维间隙内部均附着有碳化硅微粉，经树脂浸渍后的多向编织纤维布和轴向编织纤维布的上下表面均附着形成一层碳化硅微粉层。2.如权利要求1所述的管道复合耐磨功能层，其特征在于，所述多向编织纤维布为玻璃纤维多向编织布或碳素纤维多向编织布，其布层设计为1～2层；所述轴向编织纤维布为玻璃纤维轴向布或碳素纤维轴向布，编织形式为单轴向布或双轴向布，其布层设计为2～10层。3.如权利要求1所述的管道复合耐磨功能层，其特征在于：所述碳化硅微粉的莫氏硬度大于9.2；所述碳化硅微粉包括目数为100和目数为200的碳化硅微粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永华，黄其忠，胡中永，
申请(专利权)人：张永华，
类型：新型
国别省市：