本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合管道及其制備工藝。
背景技術(shù)：
充填采礦法是在礦產(chǎn)資源的地下開采過程中，隨著礦石在采出，井下采空區(qū)用具有一定物理力學(xué)性能的材料進行及時充填，從而一方面對采空區(qū)周圍的圍巖提供支撐，另一方面為相鄰礦體的開采提供條件的一類采礦方法。是礦山開采必不可少的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。
目前在礦山充填中采用鑄鐵、雙金屬內(nèi)襯、陶瓷內(nèi)襯等材質(zhì)的管道輸送填充物料，填充物料包括：粉煤灰、尾砂、塊石、高爐礦渣等的膏體，泵送至管道，輸送到填充目的地。該類填料屬于粉粒型物料的領(lǐng)域，由于粉粒型物料對管材的摩擦性較大，導(dǎo)致管材損耗嚴(yán)重，因此上述領(lǐng)域中一般還是采用金屬管材輸送，而金屬管道內(nèi)壁容易因摩擦、腐蝕等問題而使管道內(nèi)表面變得粗糙，導(dǎo)致輸送效率變低并逐步形成堵塞。一旦形成堵塞只能通過人工去垢或者更換管材，耗費人力物力，且降低了生產(chǎn)效率。
聚氨酯是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等擴鏈劑或交聯(lián)劑等原料制成的聚合物。通過改變原料種類及組成，可以大幅度地改變產(chǎn)品形態(tài)及其性能，得到從柔軟到堅硬的最終產(chǎn)品。
目前使用的管道材料有：
(1)自蔓延陶瓷復(fù)合管：該管道是將鐵氧化物和鋁粉混合的原料直接裝入管道內(nèi)，置于離心機上，通過離心作用，將物料均布在背襯的鋼管內(nèi)壁，通過高溫燃燒反應(yīng)，將熔融后的陶瓷內(nèi)襯材料固化復(fù)合在背襯鋼管內(nèi)形成陶瓷-鋼管雙層復(fù)合材料。
(2)雙金屬復(fù)合耐磨管道：主要采用消失模、真空吸鑄或離心鑄造工藝，制作成外層為普通鋼管，內(nèi)層為高合金耐磨材料的復(fù)合管道，達到韌性與耐磨性的最佳配合，解決耐磨性與可焊性的矛盾。
(3)高分子鋼襯復(fù)合管：高分子鋼襯復(fù)合管是由無縫鋼管與內(nèi)襯高分子材料，通過化學(xué)粘結(jié)復(fù)合而成的鋼-塑復(fù)合管道，具有優(yōu)異的耐磨性、防腐蝕性及質(zhì)量輕等特點，可以應(yīng)用于鋼管內(nèi)襯的高分子材料主要有丁晴橡膠、超高分子量聚乙烯和澆注型聚氨酯。通過添加增強劑、耐磨劑和潤滑劑等，提高內(nèi)襯材料的加工性能及摩擦性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供一種高耐磨性、高流動性、高抗沖擊性、抗腐蝕性、耐低溫、輕質(zhì)的復(fù)合管道及其制備工藝。
具體地，本發(fā)明的實施例提供一種復(fù)合管道，包括高分子內(nèi)襯管和無縫鋼管外管，所述高分子內(nèi)襯管的原料配比的重量百分比為：預(yù)聚體70％～82％，固化劑10％～21％，潤滑劑6.5％～7.5％以及增強劑2.0％～6.0％。
優(yōu)選地，所述預(yù)聚體為工業(yè)級聚四氫呋喃二醇二異氰酸酯。
優(yōu)選地，所述固化劑為甲苯二異氰酸酯(TDI)三聚體、甲苯二異氰酸酯(TDI)/三羥甲基丙烷(TMP)加成物或甲苯二異氰酸酯(TDI)/醇酸加成物。
優(yōu)選地，所述潤滑劑為聚乙烯蠟。
優(yōu)選地，所述增強劑為碳纖維。
優(yōu)選地，所述高分子內(nèi)襯管的外徑與所述無縫鋼管外管的內(nèi)徑尺寸過盈1.5～3％。
本發(fā)明還提供一種復(fù)合管道的制備工藝，包括高分子內(nèi)襯管的制備工藝及復(fù)合工藝。
優(yōu)選地，所述高分子內(nèi)襯管的制備工藝包括以下步驟：
(1)預(yù)處理：稱取預(yù)聚體，放入62℃的油浴鍋中，半小時預(yù)聚體融化后，開始攪拌抽真空到0.08Mpa以下，直到?jīng)]有氣泡產(chǎn)生為止；
(2)原料配置：加入混合好的填料碳纖維、聚乙烯蠟，攪拌，攪拌器溫度為65℃，預(yù)聚體渾濁有氣泡，開始抽真空。
優(yōu)選地，所述復(fù)合工藝包括：
(1)預(yù)處理：固化劑事先放置在120℃的烘箱中融化，加入固化劑半小時前將固化劑溫度提高到130℃，取出固化劑，手搖4min，加入到預(yù)聚體中，迅速攪拌30s，然后放氣，抽真空，重復(fù)此過程1-2次后；
(2)復(fù)合：將步驟(1)預(yù)處理所得原料快速倒入事先在100℃預(yù)熱的離心管道中；
(3)固化：所述固化分三個階段，其中，在室溫～100℃下，保溫20min；在100℃～150℃下，保溫40min；在150～200℃下，保溫120min。
優(yōu)選地，所述步驟(2)復(fù)合中的離心管道內(nèi)層還涂覆有粘接膠。
優(yōu)選地，所述粘接膠為羅門哈斯422。
本發(fā)明的實施例所提供的復(fù)合管道及其制備工藝，高分子內(nèi)襯管道直接在無縫鋼管外管管道內(nèi)部直接復(fù)合并帶膠粘接，實現(xiàn)了高分子內(nèi)襯管與無縫鋼管外管的無縫隙緊密復(fù)合，保證了內(nèi)襯管的尺寸穩(wěn)定性，當(dāng)內(nèi)襯管道被磨破之后，有效防止管內(nèi)輸送介質(zhì)流入夾層，擠壓內(nèi)襯管道進入管道內(nèi)部，造成輸送線路的堵塞；另外，聚氨酯具有抗沖擊性和吸收沖擊性能，這種柔韌性為輸送系統(tǒng)提供了安全可靠的保障。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，詳細說明如下。
具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的復(fù)合管道及其制備工藝及其具體實施方式、方法、步驟、特征及功效，詳細說明如后。
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下的較佳實施例的詳細說明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過具體實施方式的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所述實施例僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
實施例一
本發(fā)明實施例提供一種復(fù)合管道，該復(fù)合管道包括高分子內(nèi)襯管和無縫鋼管外管，所述高分子內(nèi)襯管的原料配比的重量百分比為：工業(yè)級聚四氫呋喃二醇二異氰酸酯70％，甲苯二異氰酸酯(TDI)/三羥甲基丙烷(TMP)加成物21％，聚乙烯蠟7％以及碳纖維2.0％。
本發(fā)明實施例還提供一種復(fù)合管道的制備工藝，包括高分子內(nèi)襯管的制備工藝及復(fù)合工藝。
在本實施例中，所述高分子內(nèi)襯管的制備工藝包括以下步驟：
(1)預(yù)處理：稱取預(yù)聚體，放入62℃的油浴鍋中，半小時預(yù)聚體融化后，開始攪拌抽真空到0.08Mpa以下，直到?jīng)]有氣泡產(chǎn)生為止；
(2)預(yù)料配置：加入混合好的填料碳纖維、聚乙烯蠟，攪拌，攪拌器溫度為65℃，預(yù)聚體渾濁有氣泡，開始抽真空。
在本實施例中，所述復(fù)合工藝包括：
(1)預(yù)處理：固化劑事先放置在120℃的烘箱中融化，加入固化劑半小時前將固化劑溫度提高到130℃，取出固化劑，手搖4min，加入到預(yù)聚體中，迅速攪拌30s，然后放氣，抽真空，重復(fù)此過程1-2次后；
(2)復(fù)合：將步驟(1)預(yù)處理所得原料快速倒入事先在100℃預(yù)熱的離心管道中，所述離心管道內(nèi)層還涂覆有粘接膠羅門哈斯422；
(3)固化：固化分三個階段，其中，在室溫～100℃下，保溫20min；在100℃～150℃下，保溫40min；在150～200℃下，保溫120min。
實施例二
本發(fā)明實施例提供一種復(fù)合管道，該復(fù)合管道包括高分子內(nèi)襯管和無縫鋼管外管，所述高分子內(nèi)襯管的原料配比的重量百分比為：工業(yè)級聚四氫呋喃二醇二異氰酸酯80％，甲苯二異氰酸酯(TDI)/醇酸加成物10％，聚乙烯蠟7.5％以及碳纖維2.5％。在本實施例中，所述高分子內(nèi)襯管的外徑與所述無縫鋼管外管的內(nèi)徑尺寸過盈1.5～3％。
本發(fā)明實施例提供一種復(fù)合管道的制備工藝，該制備工藝與實施例一的制備工藝類似。
實施例三
本發(fā)明實施例提供一種復(fù)合管道，該復(fù)合管道包括高分子內(nèi)襯管和無縫鋼管外管，所述高分子內(nèi)襯管的原料配比的重量百分比為：工業(yè)級聚四氫呋喃二醇二異氰酸酯75％，甲苯二異氰酸酯(TDI)三聚體12.5％，聚乙烯蠟6.5％以及碳纖維6.0％。在本實施例中，所述高分子內(nèi)襯管的外徑與所述無縫鋼管外管的內(nèi)徑尺寸過盈1.5～3％。
本發(fā)明實施例提供一種復(fù)合管道的制備工藝，該制備工藝與實施例二的制備工藝類似。
實施例四
本發(fā)明實施例提供一種復(fù)合管道，該復(fù)合管道包括高分子內(nèi)襯管和無縫鋼管外管，該無縫鋼管外管采用Φ133mm×5mm×2000mm標(biāo)準(zhǔn)無縫管，該高分子內(nèi)襯采用內(nèi)襯聚氨酯的規(guī)格為Φ123mm×19mm×2000mm，低溫溫度范圍為-110℃～-140℃，冷凍時間為1h。
某國內(nèi)知名大型礦山企業(yè)將此復(fù)合管道安裝在介質(zhì)輸入口以下500m處的水平巷道內(nèi)，輸送介質(zhì)為水泥，散裝P·O 32.5硅酸鹽水泥，參考GB/T175-1999的規(guī)定；干粉煤灰，參考GB/T 1596-1991和JGJ63-1989的規(guī)定；棒磨砂，參考Q/YSJC-ZB01-2001的規(guī)定；天然砂，質(zhì)量指標(biāo)參照棒磨砂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。制漿水質(zhì)量符合JGJ63-1989的規(guī)定。
充填料配灰沙比例為1:4，其中天然砂添加量不超過棒磨砂用量的20％。干粉煤灰的添加量不超過水泥量的30％。
使用結(jié)果：經(jīng)過6個月的22萬立方體積的介質(zhì)磨損，直管部位磨損很小，豎直向位底部彎管處有部分內(nèi)襯被沒穿。
由于本發(fā)明采用了高分子內(nèi)襯管道直接在無縫鋼管外管管道內(nèi)部直接復(fù)合并帶膠粘接，實現(xiàn)了高分子內(nèi)襯管與無縫鋼管外管的無縫隙緊密復(fù)合，保證了內(nèi)襯管的尺寸穩(wěn)定性，防止內(nèi)襯管在無縫鋼管外管管道中的滑動。最主要的效果是當(dāng)內(nèi)襯管道被磨破之后，有效防止管內(nèi)輸送介質(zhì)流入夾層，擠壓內(nèi)襯管道進入管道內(nèi)部，造成輸送線路的堵塞。
另外，另外，聚氨酯具有抗沖擊性和吸收沖擊性能，這種柔韌性為輸送系統(tǒng)提供了安全可靠的保障。
以上所述，僅是發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。