[发明专利]一种抗冲击耐高温复合材料海水管道及其成型方法

说明书

本发明涉及复合材料管道技术领域，提供一种抗冲击耐高温复合材料海水管道，其由内而外依次包括内衬层、结构层、隔热层、防火层，其中所述结构层为纤维增强树脂组成的密度梯度结构，结构层的密度及刚度从外到内依次增强。本发明制备的抗冲击耐高温复合材料海水管道，结构层呈密度梯度结构，可实现结构层的刚度从外到内依次增强，从而提高复合材料管道的抗冲击强度；相比同质量碳纤维复合材料管道，在相同冲击载荷下，管道内壁的挠度减小30％以上，传递至管道内壁的压力降低30％以上。本发明制备的抗冲击耐高温复合材料海水管道，可适用于海水系管道严苛的环境，延长管道的寿命，从而提高舰船的在航率和安全性，同时降低维修保养费用。

技术领域

本发明涉及复合材料管道技术领域，具体涉及一种抗冲击耐高温复合材料海水管道及其成型方法。

背景技术

海水在舰船上担负着冲洗、动力、消防、冷却和压载等及其关键的任务，相应的海水管路分布与舰船的各个位置。目前舰船海水管路常用的是不锈钢管或铜镍合金，但依然存在腐蚀穿孔的问题，影响在航率和人员的安全性，此外还存在重量高和后期维修费高的问题。

非金属复合材料管道是一种纤维增强树脂基复合管，具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，在风力发电叶片、航空航天上具有广泛的应用背景，但在船舶制造等海洋工程中应用还较为局限。目前用量较大的复合材料为玻璃钢制品，其主要以玻璃纤维为增强材料，以不饱和聚脂树脂、环氧树脂等为基本材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料。但是，目前不饱和聚酯树脂或者环氧树脂的断裂延伸率通常为3％左右，最高约5％。在内、外部硬物冲击下，即管道在运输、安装、吊装中的磕碰、管内行走及管线运行中内部介质携带的异物及其他外物撞击下，玻璃钢管道内外表面易开裂，管道内部介质易渗透管壁，引起渗漏，造成管线失效。

此外，不饱和聚脂树脂和环氧树脂的热分解温度通常不高于200℃，采用此类树脂基体制成的玻璃钢管道通常存在耐热性差的缺点。目前提高玻璃钢管道耐火性的主要方法有:在基体中添加无机填料作为阻燃剂；或对树脂进行阻燃改性。前者增大阻燃效果的同时，增加了材料的脆性；后者改性步骤复杂而且成本增加。

因此，为避免玻璃钢管道在内外部冲击下出现开裂、渗漏现象，提高玻璃钢管道的耐火性能，本发明设计一种抗冲击耐高温复合材料海水管道及其成型方法。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种抗冲击耐高温复合材料海水管道，其由内而外依次包括内衬层、结构层、隔热层、防火层，其中所述结构层为纤维增强树脂层及夹芯层组成的密度梯度结构，结构层的密度及刚度从外到内依次增强。

优选的方案中，所述内衬层由聚氨酯或者聚脲材料制成。

优选的方案中，所述纤维增强树脂层采用不同类型纤维增强不同密度耐高温树脂，纤维采用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维的一种或多种；耐高温树脂采用聚酰亚胺、酚醛、双马来酰亚胺、有机硅树脂、氰酸酯树脂、呋喃树脂、耐高温环氧树脂的一种或多种。

优选的方案中，所述结构层从外到内依次为外层、中层、内层，所述外层、中层、内层经缠绕、热压后成型。且，所述外层、中层、内层均采用不同密度的、多孔点阵结构的芯材，所述芯材形状为实心、三角形蜂窝、四边形蜂窝、六边形蜂窝、八边形蜂窝的一种或多种。

优选的方案中，所述隔热层材料为矿物棉、聚合物泡沫、气凝胶、陶瓷微珠的一种或多种。

优选的方案中，所述防火层材料为橡胶、无溶剂的双组分涂料、多晶丝、陶瓷纤维布的一种或多种。

抗冲击耐高温复合材料海水管道的成型方法，将内衬层、结构层，隔热层和防火层，在成型模具上依次缠绕，并在层间涂敷热压胶，缠绕完毕后，用可移动模具移动热压成型。

优选的方案中，热压成型的模具内部表面的脱模材料采用聚四氟乙烯薄膜。

本发明所达到的有益效果为：