[发明专利]竹纤维缠绕复合管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及管道领域，具体地说是一种应用于农业灌溉、给排水工程以及石油化工防腐场合中的竹纤维缠绕复合管的制备方法。

背景技术

目前在给排水工程及石油化工防腐场合中，所用的管道普遍采用聚氯乙烯管、聚乙烯管、玻璃钢管、玻璃钢夹砂管等。聚氯乙烯管和聚乙烯管质轻、光滑且耐腐蚀，但刚度和强度方面有所不足且原料均为石油产品的合成品；玻璃钢管及玻璃钢夹砂管具有耐腐蚀、强度高、流体阻力小、刚度大的优点，但产品的增强材料为高能耗的玻璃纤维，其所用的树脂完全依赖于石油，产品及废料不可回收、不环保。因此使用上述管道产品，消耗了大量宝贵的石油资源且导致了环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种竹纤维缠绕复合管的制备方法，其制得的竹纤维缠绕复合管，在保证强度和刚度的前提下，节省石油资源，减少环境污染。

为此，本发明采用如下的技术方案：竹纤维缠绕复合管的制备方法，竹纤维缠绕复合管沿管径方向，由内到外依次为内衬层、增强层、外防护层，内衬层、增强层、外防护层粘接为一体，其制备方法包括以下步骤：

1)内衬层的制备：在直管模具上用树脂及毡制作内衬，形成防渗且内壁光滑的内衬层，所用的树脂选用防腐树脂或食品级树脂等，所述的毡为涤纶毡或玻纤毡等；

2)竹纤维预处理：把毛竹开成长2-6m、厚0.5-3mm、宽1-25mm的竹纤维(一般分为竹丝、竹片)，接着将开好的竹纤维浸入质量浓度为1-10％的NaOH溶液中，在20-80℃下浸泡5-48小时进行脱脂，然后清洗并干燥，最后将竹纤维采用衬布粘接、或缝合、或编织的方式连接成一条连续的竹纤维带，并卷成卷，以方便装在缠绕机上使用；

3)增强层的制备：将成卷的竹纤维带装在缠绕机上退卷，竹纤维带先通过树脂槽并涂上树脂，然后缠绕在直管模具的内衬层上，缠绕二层以上，以达到设计的厚度要求，经固化后形成增强层；

4)外防护层的制备：在增强层外喷涂一层防腐防水材料，一般采用改性脲醛树脂、或聚氨酯树脂、或乙烯基酯树脂、或环氧树脂、或酚醛树脂、或沥青，形成外防护层。

本发明采用竹纤维带作为增强材料，而非玻璃纤维或碳纤维等，环保且成本低；将竹纤维进行浸泡处理，可以提高韧性，降低脆性；采用热固性树脂作为粘合剂，可以使竹纤维与竹纤维之间粘接更佳，充分发挥它的强度；由于增强层中采用了竹纤维带作为增强材料，赋于管体质轻、高强度、高刚度、高韧性等优点。本发明采用连续的竹纤维带后，所得产品中的增强层由一条连续不断的竹纤维带缠绕而成，可以采用缠绕机进行机械化生产，提高了竹纤维之间的致密性，并提高了产品的强度。

上述竹纤维缠绕复合管的制备方法，根据管道不同的压力等级、刚度要求，分别采用螺旋缠绕、或者环向缠绕、或者环向缠绕加螺旋缠绕的组合等不同的缠绕方式将竹纤维带缠绕在内衬层上。采用组合的缠绕方式得到的竹纤维带的强度和刚度优于单一的缠绕方式。

上述竹纤维缠绕复合管的制备方法，竹纤维带的长度在50米以上(只要生产线不停，可以无限长)，以保证机械化缠绕时的高效率，竹纤维带的宽为3-50cm，根据管道的不同口径和缠绕工艺选择不同宽度的纤维带。

上述竹纤维缠绕复合管的制备方法，树脂槽中所用的树脂为热固性树脂，如脲醛树脂、或不饱和聚酯树脂、或环氧树脂、或酚醛树脂、或聚氨酯树脂，固化温度为10-120℃。采用非石油制品的脲醛树脂作为粘接剂，还可节约石油资源。

上述竹纤维缠绕复合管的制备方法，内衬层的树脂选用防腐树脂或食品级树脂，可针对不同应用场合来选用相应的树脂。

上述竹纤维缠绕复合管的制备方法，竹纤维带的具体制作方法有如下：1)把多根竹纤维平行排列整齐，沿纵向方向布置多排成带状，背面衬上涂有树脂的衬布，形成竹纤维带；2)把多根竹纤维平行排列整齐，沿纵向方向布置多排成带状，在纵向方向每隔20-40cm距离处用缝合线缝合，缝合线迹与竹纤维带垂直，形成竹纤维带；3)用竹纤维相互交叉缠绕形成交叉网状增强结构。方法1)制成的竹纤维带适合于厚度小于1.2mm的竹纤维，较多地应用于小口径的管道；方法2)和方法3)制成的竹纤维带适合于厚度大于1mm以上的竹纤维，较多地应用于大口径的管道。

本发明得到的产品与聚氯乙烯管、聚乙烯管相比，具有更高的强度、刚度，节约了石油资源；与玻璃钢管及玻璃钢夹砂管相比，具有类似的强度和刚度，相比质更轻，成本更低；采用缠绕机进行机械化生产，生产效率高，提高了竹纤维之间的致密性，并提高了产品的强度；增强材料为环保、低能耗的可再生资源竹纤维，且对农业资源进行了开发利用。