高壓環氧玻璃鋼管道及其加入玻璃纖維織物的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種玻璃鋼管道，具體涉及一種高壓環氧玻璃鋼管道及其加入玻璃纖 維織物的制備方法。
【背景技術】
[0002] 高壓環氧玻璃鋼管道，具有耐高溫、耐腐蝕性強的特點，并且，導熱系數小，使用壽 命長，產品適應性強，安裝、運輸方便，維護費用低，被廣泛應用于石油、天然氣輸送、化學處 理以及污水處理等領域。
[0003]目前，高壓玻璃鋼管道大多采用環氧樹脂為基體，玻璃纖維為增強材料，采用定長 往復式纖維纏繞成型和內加熱固化工藝制造。玻璃纖維螺旋纏繞是玻璃纖維纏繞機主軸芯 模的旋轉運動與纏繞小車沿著芯模軸向移動二者復合運動的結果。玻璃纖維充分浸透樹 脂后，按設計好的線型有規律的鋪敷在芯模表面上形成纏繞層，多個行程后形成一層纏繞， 多層纏繞后形成頭部帶有陰螺紋的纏繞構件。通過芯模內部高溫加熱，固化成型后，脫模完 成。其中，頭尾兩段是玻璃纖維纏繞到頭尾段時變角過程產生的，因產品外觀及性能的要 求，需切去這兩部分后，再進行下一個工序的制作。切去部分的長度因管道的壓力等級和公 稱直徑不同而不同，最長時可達60cm。
[0004] 隨著科技發展的日新月異以及市場競爭的日益加劇，現有的生產工藝、生產方式 越來越顯現出它的缺點：
[0005] (1)玻璃鋼管道端部陰螺紋過渡區是管道內壓破壞的薄弱區域，管道的破壞性試 驗和長期靜水壓試驗90%以上此區域被破壞，從而導致管道失效。
[0006] (2)纏繞耗時長，生產效率低，壓力等級越高，纏繞鋪層越多，耗用時間越多。
[0007] (3)為方便玻璃鋼管道兩個端頭線型控制，切割量超過管道毛重的15%，間接造 成產能較低。高壓環氧玻璃鋼管道的頭尾分別切去的長度最長可達80cm，切割量大，人力成 本高，切掉的管頭管尾無法處理，產生大量工業垃圾。
[0008] 從技術、經濟兩方面綜合考慮，現階段還沒有很有效的管頭管尾的處理辦法。如何 使高壓環氧玻璃鋼管道既能滿足產品性能要求，又能減少纏繞鋪層，并且縮短管頭管尾的 切割長度，具有非常重要的現實意義。
【發明內容】
[0009] 針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種高壓環氧玻璃鋼管道，具有纏繞 鋪層少、管頭管尾切割長度短、產品性能好的特點；本發明同時提供其加入玻璃纖維織物的 制備方法，工藝簡單、易于實現。
[0010] 本發明所述的高壓環氧玻璃鋼管道，由如下重量份數的原料制成：
[0011] 雙酚A型環氧樹臘 100份； 固化劑 70-85份; 促進劑 1.5-4份； 潤濕劑 0,22-0.60份;： 直接紗 450-560份； 玻璃纖維織物 2:4-60汾。
[0012]其中：
[0013] 所述的雙酚A型環氧樹脂結構中含有極性的羥基、醚基，并且含有極為活潑的環 氧基，使環氧分子與相鄰界面產生了較強的分子間的作用力。而環氧基團則與介質表面，特 別是金屬表面上的游離鍵起反應，形成化學鍵，因而環氧樹脂具有較強的黏合力。
[0014] 所述的固化劑為甲基四氫苯酐。甲基四氫苯酐是酸酐類固化劑中的一種高性能產 品，其性能如下：耐熱性好，特別是在150°c下，環氧固化物具有優良的機械性能及電性能， 耐氣候性好，不受光熱影響，抗濕性好，反應活性高，可快速固化，凝膠時間短，對環氧樹脂 有很好的促進作用。
[0015] 所述的促進劑為芐基三乙基氯化銨。對環氧樹脂的固化具有很好的促進作用。
[0016] 所述的潤濕劑是一種具有表面活性的物質，容易潤濕玻璃纖維表面而達到均勻浸 透原絲的效果，能改善樹脂對被覆有浸潤劑的玻璃纖維表面的浸潤和向原絲內部即單絲間 的浸潤性。原絲為直接紗沒有成股前的形態，浸潤劑為直接紗制備過程中加入的化工原料。 所述的潤濕劑為丙烯酸共聚物，優選為CP-1188。
[0017] 所述的直接紗成帶性好，呈扁帶狀；退解性好，在從紗團退解時不脫圈，不形成〃 鳥巢"狀亂絲；張力均勻，無懸垂現象；線密度均勻，一般須小于±7%;浸透性好，從膠槽通 過時易被樹脂潤濕及浸透。
[0018] 所述的玻璃纖維織物，采用0度或90度方向的玻璃纖維經聚酯線捆綁縫編而成， 其中，采用〇度方向的玻璃纖維時，用玻纖紗間隔襯煒。編制好的玻璃纖維減振效果好，膨 脹系數小，骨架輕，變形小，具有良好的耐腐蝕性，易于被樹脂浸潤，層間粘合好，能適合各 種曲面；布面不易變形，滲透性能好，易于操作，纖維的強度和剛度在復合材料中得以充分 發揮，從而減少材料消耗，降低成本；抗疲勞性及損傷容限高，使用壽命長，可靠性大。
[0019] 所述的高壓環氧玻璃鋼管道加入玻璃纖維織物的制備方法，包括如下步驟：
[0020] (1)膠液配制：向雙酚A型環氧樹脂中依次加入固化劑、促進劑、潤濕劑攪拌均勻， 然后運至纏繞主機；
[0021] (2)管體纏繞：將直接紗浸入步驟（1)配制好的膠液中，按設計線型進行鋪敷，在 芯模表面上形成纏繞層，多個行程后形成一層纏繞，得到管體；
[0022] (3)玻璃纖維織物的準備與添加：將玻璃纖維織物按直接紗寬度裁切，安裝到加 布、浸膠裝置上，按照計算好的纏繞角度、螺距、加厚端纏繞層數通過加布裝置與直接紗一 同纏繞到管體上；
[0023] (4)固化：對步驟⑶纏繞玻璃纖維織物后的管體進行固化，得所述的高壓環氧玻 璃鋼管道。
[0024] 其中，所述固化分四個階段：一期溫度：90-100 °C，5-15min ;二期溫度： 105-115°C，5-15min ;三期溫度：125-135°C，10_15min ;四期溫度：170-180°C，15-30min。
[0025] 步驟（2)、（3)內的纏繞工藝與現有高壓環氧玻璃鋼管制備中的纏繞工藝相似，本 領域技術人員可針對實際情況進行相應調整。
[0026] 綜上所述，本發明的有益效果如下：
[0027] (1)本發明在原料中添加玻璃纖維織物，經所述制備方法制備得到的高壓環氧玻 璃鋼管道靜水壓試驗結果、Tg值、樹脂含量達到行業標準要求；爆破壓力試驗、疲勞試驗結 果有了大幅度提高；管頭管尾切割重量大幅降低。
[0028] (2)本發明所述原料之間協同作用，提高了產品性能，降低了原材料成本，減少了 工業垃圾的產生，節能環保。
[0029] (3)本發明所述的制備方法，工藝簡單、易于實現。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合實施例對本發明做進一步說明。
[0031 ] 實施例中用到的所有原料除特殊說明外，均為市購。
[0032] 實施例1
[0033] 本實施例所述的高壓環氧玻璃鋼管道，由如下重量份數的原料制成：
[0034] 雙酚A型環氧樹脂 100份； 甲基四氫苯酐 76汾； 芐基三乙基氯化銨 1.5份： 潤濕劑CP-HSS 0..24份； 直接紗 475份； 玻璃纖維織物 56份。
[0035] 所述的制備方法包括如下步驟：
[0036] (1)膠液配制：向雙酚A型環氧樹脂中依次加入甲基四氫苯酐、芐基三乙基氯化 銨、潤濕劑攪拌均勻，然后運至纏繞主機；
[0037] (2)管體纏繞：將直接紗浸入步驟（1)配制好的膠液中，按設計線型進行鋪敷，在 芯模表面上形成纏繞層，多個行程后形成一層纏繞，得到管體；
[0038] (3)玻璃纖維織物的準備與添加：將玻璃纖維織物按直接紗寬度裁切，安裝到加 布、浸膠裝置上，第一層鋪層單切點，螺距為單片紗寬，纏繞角度為54°，從模具頭部上紗纏 繞至尾部，再從尾部纏繞至頭部進行一個來回，反復幾個來回后，管道頭尾兩端分別進行單 切點加厚，對玻璃鋼管道的端部進行加強，纏繞角度為84° ;
[0039] (4)固化：對步驟（3)纏繞玻璃纖維織物后的管體進行固化，得所述的高壓環氧玻 璃鋼管道。
[0040] 其中，所述固化分四個階段：一期溫度：95°C，5min ;二期溫度：115°C，10min ;三期 溫度：135°C，10min ;四期溫度：170°C，30min。
[0041] 實施例2
[0042] 本實施例所述的高壓環氧玻璃鋼管道，由如下重量份數的原料制成：
[0043] 雙酚A型環氧樹脂 100份; 甲基四氫苯酐 77份； 芐基三乙基氯化銨 2份; 潤濕劑CP-1188 0.24份； 直接紗 500份； 玻璃纖維織物 4:1份
[0044] 所述的制備方法包括如下步驟：
[0045] (1)膠液配制：向雙酚A型環氧樹脂中依次加入甲基四氫苯酐、芐基三乙基氯化 銨、潤濕劑攪拌均勻，然后運至纏繞主機；
[0046] (2)管體纏繞：將直接紗浸入步驟⑴配制好的膠液中，按設計線型進行鋪敷，在 芯模表面上形成纏繞層，多個行程后形成一層纏繞，得到管體；
[0047] (3)玻璃纖維織物的準備與添加：將玻璃纖維織物按直接紗寬度裁切，安裝到加 布、浸膠裝置上，第一層鋪層雙切點，螺距為單片紗寬，纏繞角度為54°，從模具頭部上紗纏 繞至尾部，再從尾部纏繞至頭部進行一個來回。反復幾個來回后，管道頭尾兩端分別進行單 切點加厚，