高壓環(huán)氧玻璃鋼管道及其加入玻璃纖維織物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種玻璃鋼管道，具體涉及一種高壓環(huán)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(shù)】
[0002] 高壓環(huán)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(shù)小，使用壽 命長，產(chǎn)品適應(yīng)性強，安裝、運輸方便，維護費用低，被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣輸送、化學處 理以及污水處理等領(lǐng)域。
[0003]目前，高壓玻璃鋼管道大多采用環(huán)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(nèi)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(zhuǎn)運動與纏繞小車沿著芯模軸向移動二者復合運動的結(jié)果。玻璃纖維充分浸透樹 脂后，按設(shè)計好的線型有規(guī)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(gòu)件。通過芯模內(nèi)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(chǎn)生的，因產(chǎn)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(fā)展的日新月異以及市場競爭的日益加劇，現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)方式 越來越顯現(xiàn)出它的缺點：
[0005] (1)玻璃鋼管道端部陰螺紋過渡區(qū)是管道內(nèi)壓破壞的薄弱區(qū)域，管道的破壞性試 驗和長期靜水壓試驗90%以上此區(qū)域被破壞，從而導致管道失效。
[0006] (2)纏繞耗時長，生產(chǎn)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(chǎn)能較低。高壓環(huán)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(chǎn)生大量工業(yè)垃圾。
[0008] 從技術(shù)、經(jīng)濟兩方面綜合考慮，現(xiàn)階段還沒有很有效的管頭管尾的處理辦法。如何 使高壓環(huán)氧玻璃鋼管道既能滿足產(chǎn)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(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高壓環(huán)氧玻璃鋼管道，具有纏繞 鋪層少、管頭管尾切割長度短、產(chǎn)品性能好的特點；本發(fā)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(xiàn)。
[0010] 本發(fā)明所述的高壓環(huán)氧玻璃鋼管道，由如下重量份數(shù)的原料制成：
[0011] 雙酚A型環(huán)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(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中含有極性的羥基、醚基，并且含有極為活潑的環(huán) 氧基，使環(huán)氧分子與相鄰界面產(chǎn)生了較強的分子間的作用力。而環(huán)氧基團則與介質(zhì)表面，特 別是金屬表面上的游離鍵起反應(yīng)，形成化學鍵，因而環(huán)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(chǎn) 品，其性能如下：耐熱性好，特別是在150°c下，環(huán)氧固化物具有優(yōu)良的機械性能及電性能， 耐氣候性好，不受光熱影響，抗?jié)裥院?，反?yīng)活性高，可快速固化，凝膠時間短，對環(huán)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(huán)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(zhì)，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(nèi)部即單絲間 的浸潤性。原絲為直接紗沒有成股前的形態(tài)，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(yōu)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(xiàn)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(jīng)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(shù)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(fā)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(huán)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(huán)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(shè)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(shù)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(huán)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(nèi)的纏繞工藝與現(xiàn)有高壓環(huán)氧玻璃鋼管制備中的纏繞工藝相似，本 領(lǐng)域技術(shù)人員可針對實際情況進行相應(yīng)調(diào)整。
[0026] 綜上所述，本發(fā)明的有益效果如下：
[0027] (1)本發(fā)明在原料中添加玻璃纖維織物，經(jīng)所述制備方法制備得到的高壓環(huán)氧玻 璃鋼管道靜水壓試驗結(jié)果、Tg值、樹脂含量達到行業(yè)標準要求；爆破壓力試驗、疲勞試驗結(jié) 果有了大幅度提高；管頭管尾切割重量大幅降低。
[0028] (2)本發(fā)明所述原料之間協(xié)同作用，提高了產(chǎn)品性能，降低了原材料成本，減少了 工業(yè)垃圾的產(chǎn)生，節(jié)能環(huán)保。
[0029] (3)本發(fā)明所述的制備方法，工藝簡單、易于實現(xiàn)。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)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(huán)氧玻璃鋼管道，由如下重量份數(shù)的原料制成：
[0034] 雙酚A型環(huán)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(huán)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(shè)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(huán)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(huán)氧玻璃鋼管道，由如下重量份數(shù)的原料制成：
[0043] 雙酚A型環(huán)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(huán)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(shè)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，