[发明专利]复合管道及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种复合管道及其制备工艺。

背景技术

充填采矿法是在矿产资源的地下开采过程中，随着矿石在采出，井下采空区用具有一定物理力学性能的材料进行及时充填，从而一方面对采空区周围的围岩提供支撑，另一方面为相邻矿体的开采提供条件的一类采矿方法。是矿山开采必不可少的主要生产环节之一。

目前在矿山充填中采用铸铁、双金属内衬、陶瓷内衬等材质的管道输送填充物料，填充物料包括：粉煤灰、尾砂、块石、高炉矿渣等的膏体，泵送至管道，输送到填充目的地。该类填料属于粉粒型物料的领域，由于粉粒型物料对管材的摩擦性较大，导致管材损耗严重，因此上述领域中一般还是采用金属管材输送，而金属管道内壁容易因摩擦、腐蚀等问题而使管道内表面变得粗糙，导致输送效率变低并逐步形成堵塞。一旦形成堵塞只能通过人工去垢或者更换管材，耗费人力物力，且降低了生产效率。

聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。

目前使用的管道材料有：

(1)自蔓延陶瓷复合管：该管道是将铁氧化物和铝粉混合的原料直接装入管道内，置于离心机上，通过离心作用，将物料均布在背衬的钢管内壁，通过高温燃烧反应，将熔融后的陶瓷内衬材料固化复合在背衬钢管内形成陶瓷-钢管双层复合材料。

(2)双金属复合耐磨管道：主要采用消失模、真空吸铸或离心铸造工艺，制作成外层为普通钢管，内层为高合金耐磨材料的复合管道，达到韧性与耐磨性的最佳配合，解决耐磨性与可焊性的矛盾。

(3)高分子钢衬复合管：高分子钢衬复合管是由无缝钢管与内衬高分子材料，通过化学粘结复合而成的钢-塑复合管道，具有优异的耐磨性、防腐蚀性及质量轻等特点，可以应用于钢管内衬的高分子材料主要有丁晴橡胶、超高分子量聚乙烯和浇注型聚氨酯。通过添加增强剂、耐磨剂和润滑剂等，提高内衬材料的加工性能及摩擦性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高耐磨性、高流动性、高抗冲击性、抗腐蚀性、耐低温、轻质的复合管道及其制备工艺。

具体地，本发明的实施例提供一种复合管道，包括高分子内衬管和无缝钢管外管，所述高分子内衬管的原料配比的重量百分比为：预聚体70％～82％，固化剂10％～21％，润滑剂6.5％～7.5％以及增强剂2.0％～6.0％。

优选地，所述预聚体为工业级聚四氢呋喃二醇二异氰酸酯。

优选地，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)三聚体、甲苯二异氰酸酯(TDI)/三羟甲基丙烷(TMP)加成物或甲苯二异氰酸酯(TDI)/醇酸加成物。

优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡。

优选地，所述增强剂为碳纤维。

优选地，所述高分子内衬管的外径与所述无缝钢管外管的内径尺寸过盈1.5～3％。

本发明还提供一种复合管道的制备工艺，包括高分子内衬管的制备工艺及复合工艺。

优选地，所述高分子内衬管的制备工艺包括以下步骤：

(1)预处理：称取预聚体，放入62℃的油浴锅中，半小时预聚体融化后，开始搅拌抽真空到0.08Mpa以下，直到没有气泡产生为止；

(2)原料配置：加入混合好的填料碳纤维、聚乙烯蜡，搅拌，搅拌器温度为65℃，预聚体浑浊有气泡，开始抽真空。

优选地，所述复合工艺包括：

(1)预处理：固化剂事先放置在120℃的烘箱中融化，加入固化剂半小时前将固化剂温度提高到130℃，取出固化剂，手摇4min，加入到预聚体中，迅速搅拌30s，然后放气，抽真空，重复此过程1-2次后；

(2)复合：将步骤(1)预处理所得原料快速倒入事先在100℃预热的离心管道中；

(3)固化：所述固化分三个阶段，其中，在室温～100℃下，保温20min；在100℃～150℃下，保温40min；在150～200℃下，保温120min。

优选地，所述步骤(2)复合中的离心管道内层还涂覆有粘接胶。

优选地，所述粘接胶为罗门哈斯422。