一种保温、减阻、静音供热一体管道、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及流体输送技术领域，公开了一种保温、减阻、静音供热一体管道、制备方法及应用，包括内层工作管和外层保温层，所述内层工作管包括聚烯烃和聚乙烯吡咯烷酮，所述外层保温层包括聚烯烃和改性中空玻璃微球，所述改性中空玻璃微球包括中空玻璃微球和硅烷偶联剂；通过在内层工作管中加入聚乙烯吡咯烷酮，工作管内壁在与水接触一段时间后管材内壁会形成水合层，减少水与管材内壁之间的湍流从而增加流体的时均速梯度，实现管道的减阻增输。通过在保温层中加入中空玻璃微球实现管道的保温，这避免了发泡材料表面需要外设外护层的麻烦，也实现了管道的一体成型。也实现了管道的一体成型。也实现了管道的一体成型。

【技术实现步骤摘要】
一种保温、减阻、静音供热一体管道、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及流体输送
，尤其涉及一种保温、减阻、静音供热一体管道、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]许多家庭都要用到供热管道，特别是北方，集中供热已经是一种普遍现象，但集中供热的一个弊端就是热水的供应距离太长，热水在输送的过程中热量流失严重，这不仅是对资源的浪费，用户体验也会下降。想要解决这一问题，可以从两方面考虑，首先是提高管材的保温性能，降低热传递效率，其次是提高热水的流动速率，减少热水在无效区域停留的时间。目前市场上常见的保温性能是通过发泡材料来实现的，但这种方式实现的保温性能很难做到一体成型。而提高热水的流动速率往往是通过增大水泵的功率来实现，但这种方式将会大大增加供热的成本也增加了耗能，也经常会导致水流产生的噪音过大从而降低用户感受。
[0003]公开号为CN108266579A，公开日为2018年07月10日的中国专利文献公开了一种高密度聚乙烯聚氨酯内减阻保温管，包括工作管，工作管内壁涂有减阻材料层，工作管外层设有保温层，保温层外层设有保温外护管，保温层和保温外护管之间设有粘连剂。采用新型减阻涂料用于保温管工艺，适当降低管壁内粗糙突起的高度进而增加壁面的平滑度，能够有效降低因粗糙突起而产生的脉动，通过增加流体的时均速度梯度，实现管道的减阻増输。提高工作管表面减阻材料层和钢管结构的剪切力，保证直埋管道整体结构的“三位一体”性，保证其整体的剪切强度，提高抗氧化性能。但这种管道的保温效果是通过高密度聚乙烯聚氨酯材料层来实现，但这种材料的保温性能不如发泡材料，另外，这种管材的减阻效果是通过在管材内壁涂布减阻涂层来实现的，涂层减阻不仅工艺复杂，在管道内涂布不平整还可能会造成阻力增加。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种保温、减阻、静音供热一体管道，通过聚烯烃与聚乙烯吡咯烷酮共混得到管材的内层工作管；采用超浸润减阻的方法，通过在内层工作管中加入超浸润材料，内层工作管内壁在与水接触一段时间后管材内壁会形成水合层，减少水与管材内壁之间的湍流从而增加流体的时均速梯度，实现管道的减阻增输。通过在保温层中加入改性中空玻璃微球实现管道的保温，这避免了发泡材料表面需要外设外护层的麻烦，也实现了管道的一体成型；本专利技术同时公开了所述一体管道的制备方法及应用。
[0005]本专利技术的具体技术方案为：一种保温、减阻、静音供热一体管道，包括内层工作管和外层保温层，所述内层工作管包括聚烯烃和聚乙烯吡咯烷酮，所述外层保温层包括聚烯烃和改性中空玻璃微球，所述改性中空玻璃微球包括中空玻璃微球和硅烷偶联剂；所述内层工作管和外层保温层为一体管道。
[0006]本专利技术通过聚烯烃与聚乙烯吡咯烷酮共混得到管材的内层工作管。在内层工作管
内通热水后，管材内的吡咯酮基团由于其亲水疏油的特性会逐渐向管材通水侧迁移，而聚乙烯吡咯烷酮的聚乙烯链与聚烯烃相容性较好，分子链之间的缠结较多，聚乙烯吡咯烷酮不会迁移至水中，与水接触的吡咯酮基团与水结合后会形成水合层，减少工作管内壁的湍流产生，降低了水流动能的损失，降低了湍流产生的噪音，提高了安静使用条件的流速上限，同时通过水合层的自清洁作用，水中的杂质很难附着到管材内壁，这不仅维持了管材内壁的洁净，也保证了内壁的平整，避免了管材内壁粗糙带来的湍流。而水合层易形成菌落的问题也因为管材是供热管道得以解决。管材保温层的保温作用是通过在聚烯烃中均匀分散中空玻璃微球来实现的，但由于中空玻璃微球与聚烯烃之间的相容性较差，需要使用硅烷偶联剂提高中空玻璃微球与聚烯烃之间的相容性，从而得到有效的保温效果。保温层与工作管通过共挤的方式结合在一起，由于两者材料的主体一致，通过共挤得到的管材，层间的结合力较好，形成一体管材。
[0007]作为优选，所述的内层工作管由聚烯烃和聚乙烯吡咯烷酮共混而成，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为所述聚烯烃质量的30～50％；所述外层保温层中，改性中空玻璃微球的质量为所述聚烯烃质量的10～20％，所述硅烷偶联剂的质量为所述中空玻璃微球质量的0.4～0.8％。
[0008]本专利技术中，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为所述聚烯烃质量的30～50％为聚乙烯吡咯烷酮最优添加量，由于聚乙烯吡咯烷酮的吡咯烷酮基具有亲水疏油的特性会向管材通水侧迁移，而聚乙烯吡咯烷酮的聚乙烯链与聚烯烃相容性较好，分子链之间的缠结较多，导致聚乙烯吡咯烷酮不会迁移至水中，当聚乙烯吡咯烷酮添加量＜30％时，与管材主体材料聚烯烃相容的聚乙烯链较少，导致聚乙烯吡咯烷酮迁移至水中；当聚乙烯吡咯烷酮添加量＞50％时管材的环刚度，拉伸强度都会有明显下降。
[0009]作为优选，所述的聚烯烃为耐热非交联聚乙烯、无规共聚聚丙烯和高密度聚乙烯中一种或几种；所述聚乙烯吡咯烷酮为PVP
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K15、PVP
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K30和PVP
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K90中的一种或几种。
[0010]作为优选，所述的改性中空玻璃微球的制备方法包括以下步骤：(1)偶联剂制备：将硅烷偶联剂与水混合，加入乙醇，直至硅烷偶联剂与水没有明显的分层，再加入盐酸，将混合液的pH调整到2～3，搅拌，得到偶联剂；(2)中空玻璃微球表面处理：将浓硫酸与质量分数为30～40％的双氧水以7～8：2～3的比例混合得到混合溶液，将混合溶液加热至溶液中产生气泡后加入中空玻璃微球，搅拌，直至表面不再有气泡产生，取出中空玻璃微球，清洗，得到表面处理后的中空玻璃微球；(3)改性中空玻璃微球：将步骤(2)中得到的表面处理后的中空玻璃微球与步骤(1)得到的偶联剂进行混合搅拌，冷冻干燥后得到改性中空玻璃微球。
[0011]作为优选，所述的步骤(1)中硅烷偶联剂与水的质量比为0.5～1.5：100，混合液搅拌时间为1～2小时。
[0012]作为优选，所述的步骤(1)中硅烷偶联剂为正辛基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
[0013]作为优选，所述的步骤(2)中，所述食人鱼溶液的加热温度为70～80℃。
[0014]作为优选，所述的步骤(3)中，所述混合搅拌时间为8～12h。
[0015]一种所述保温、减阻、静音供热一体管道的制备方法，包括以下步骤：
(1)管材挤出：将聚烯烃与聚乙烯吡咯烷酮混合制备内层工作管原料浆料；将聚烯烃与改性中空玻璃微球混合制备外层保温层原料浆料；将内层工作管原料浆料与外层保温层原料浆料通过共挤形成一体管道；(2)管材起效：将步骤(1)制备的一体管道在80～100℃水中浸泡直到管材内壁开始变滑，得到所述保温、减阻、静音供热一体管道。
[0016]一种所述保温、减阻、静音供热一体管道或所述管道的制备所得到的一体管道在供热系统中的应用。
[0017]与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的管道具有较好的保温，减阻增压静音本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种保温、减阻、静音供热一体管道，包括内层工作管和外层保温层，其特征在于，所述内层工作管包括聚烯烃和聚乙烯吡咯烷酮，所述外层保温层包括聚烯烃和改性中空玻璃微球，所述改性中空玻璃微球包括中空玻璃微球和硅烷偶联剂；所述内层工作管和外层保温层为一体管道。2.如权利要求1所述的一种保温、减阻、静音供热一体管道，其特征在于，所述的内层工作管由聚烯烃和聚乙烯吡咯烷酮共混而成，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为所述聚烯烃质量的30~50%；所述外层保温层中，改性中空玻璃微球的质量为所述聚烯烃质量的10~20%，所述硅烷偶联剂的质量为所述中空玻璃微球质量的0.4~0.8%。3.如权利要求1所述的一种保温、减阻、静音供热一体管道，其特征在于，所述的聚烯烃为耐热非交联聚乙烯、无规共聚聚丙烯和高密度聚乙烯中一种或几种；所述聚乙烯吡咯烷酮为PVP
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K15、PVP
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K30和PVP
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K90中的一种或几种。4.如权利要求1所述的一种保温、减阻、静音供热一体管道，其特征在于，所述的改性中空玻璃微球的制备方法包括以下步骤：（1）偶联剂制备：将硅烷偶联剂与水混合，加入乙醇，直至硅烷偶联剂与水没有明显的分层，再加入盐酸，将混合液的pH调整到2~3，搅拌，得到偶联剂；（2）中空玻璃微球表面处理：将浓硫酸与质量分数为30~40%的双氧水以7~8：2~3的比例混合得到混合溶液，将混合溶液加热至溶液中产生气泡后加入中空玻璃微球，搅拌，直至表面不再有气泡产生，取出中空玻璃微球，清洗，得到表面处理后的中空玻璃微球；（3）改性中空玻璃微球：将步...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕健，丁良玉，王百提，张礼涛，梁哲楠，张长伟，
申请(专利权)人：浙江中财管道科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：