[發明專利]陶瓷顆粒強化復合材料內襯金屬管及其制造方法

無效

• 申請號: 201010120038.4
• 申請日: 2010-02-09
• 公開（公告）號: CN101900227A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 方亮;李勇;孫琨;王治國;岑啟宏;齊笑冰
• 申請（專利權）人: 徐州勝海機械制造科技有限公司
• 主分類號: F16L9/14
• 分類號: F16L9/14;F16L58/04;F16L58/14
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術領域

本發明涉及一種復合耐磨管。具體是一種陶瓷顆粒強化復合材料內襯金屬管及其制造方法。特別涉及以聚氨酯基陶瓷顆粒復合材料作為內襯層的金屬管的制造工藝。

背景技術

在采礦、冶金等各種行業領域中，有許多過程例如礦坑回填、礦物運送、廢料處理、挖掘沙泥、清洗礦石、運送煤灰等都需要遠距離輸送大量固態物料或固液混雜的漿料，這些物料或漿料含有大量高硬度的塊狀或粒狀固體，因此相應的輸送管道面臨著嚴重的磨損問題。在這些工業應用中，不僅要求輸送管道強度高、韌性好，還需要盡可能提高管道的耐磨性能。單一金屬材料制備的管道耐磨性能提高很有限，因此，新型復合內襯金屬管道，是解決管道耐磨性和良好的施工性能的措施之一。近年來國內外相關技術人員在此領域進行了大量研究和創新。

國內發明專利CN1072007提出了一種鑄石內襯的耐磨耐腐蝕復合鋼管及其制造方法，其特點在于在普通鋼管內固定一層以耐磨防腐蝕性能高的鑄石材料為基料混合粘結性好、有韌性具有防腐耐磨的膠結料構成的內襯，提高了管道的耐磨和防腐蝕性。其缺陷在于鑄石內襯管道較為笨重，運輸和安裝均較困難；而且鑄石內襯在管道受應力變化較劇烈時容易斷裂脫落。

國內實用新型專利CN201225460提出了一種陶瓷材料內襯耐磨管道，其特點在于內襯為整體陶瓷管，在內襯管與外套管間設有由耐溫膠和隔熱填料組成的填料層，使管道耐磨損和耐腐蝕性能顯著增強。其缺陷在于陶瓷內襯管的制備工藝非常復雜，成本高昂；而且陶瓷材料脆性大，容易發生“雪崩式”脫落、斷裂；在高溫情況下由于外套管和內襯管熱膨脹系數差別很大，極容易造成內外管脫落。

國內發明專利CN2219411提出了一種雙金屬復合耐磨管，其特點在于內襯層采用鑄鐵材料，具有很好的耐磨性能和強韌性能，內外層材料結構相近，熱相容性好，使用壽命長。其缺點在于復合內襯厚度大，內襯與外壁不易實現冶金結合，在腐蝕性環境中，腐蝕液易通過縫隙使管外壁快速腐蝕而發生泄漏。

美國發明專利US4101623提出了一種采用熱固性塑料作為內襯層的耐磨管道制造方法，更有效地提高了管道的耐磨性能，并降低了制造成本。其缺陷在于熱固性塑料耐腐蝕性能較差，而且容易老化失效；塑料和鋼管間的結合力較低，容易發生變形和脫落。

上述復合管道雖然不同程度改善了傳統金屬管道在輸送物料過程中的磨損情況，但都具有各自難以克服的缺陷。

發明內容

本發明旨在提供一種陶瓷顆粒增強復合材料內襯金屬管及其制造工藝，所制得的陶瓷顆粒增強復合材料內襯金屬管的特點是具有較高的耐磨性和較長的使用壽命。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種陶瓷顆粒強化復合材料內襯金屬管，由外套管和內襯層組成，外套管為不銹鋼管、合金鋼管或其他類型的金屬管；內襯層是將聚氨酯基陶瓷顆粒復合材料液態澆注料澆注到外套管內壁上固化后得到的陶瓷顆粒強化復合材料。

所述的聚氨酯基陶瓷顆粒復合材料液態澆注料使用下述材料和方法制得：由4，4’-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)和聚酯二醇作為預聚體，1，4-丁二醇(BD)作為擴鏈劑，陶瓷顆粒作為增強相，在一定條件下混合形成液態澆注料，具體方法是：

n.將100～300目的氧化鋁顆粒、石英砂顆粒或其他種類的陶瓷顆粒按顆粒級配混合均勻，用丙酮溶液清洗干凈后干燥，待用；

o.用硅烷偶聯劑配制質量分數為5％的水溶液作為陶瓷顆粒的預處理液；

p.將步驟a里干燥好的陶瓷顆粒浸入步驟b中配制好的預處理液中，攪拌0.5～2小時后過濾掉液體，在110℃下烘干待用；

q.采用4，4’-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)和聚酯二醇的混合物作為預聚體，將步聚c中準備好的陶瓷顆粒浸入預聚體中并攪拌0.5～2小時，使充分混合均勻，得到聚氨酯基陶瓷顆粒復合材料預混液；

r.將1，4-丁二醇(BD)按配比加入步驟d中所得預混液中并攪拌均勻，制得聚氨酯基陶瓷顆粒復合材料液態澆注料。

一種陶瓷顆粒強化復合材料內襯金屬管的制造方法，將聚氨酯基陶瓷顆粒復合材料液態澆注料澆注到外套管內壁上，在一定溫度下固化后得到，具體步驟如下：

s.在外套管內壁均勻涂抹商用橡膠金屬結合劑，以此提高復合材料內襯層與外套金屬管之間的結合力；

t.將外套管放置在大型烘爐中的四個滾筒上，其中有一個滾筒保持200～500轉/分的轉速，其它滾筒處于從動狀態；

u.調節烘爐氣氛溫度并保溫0.5～2小時，使外套管溫度達到80C～120℃范圍內；