[發明專利]一種復合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材及其制備方法

有效

• 申請號: 201210430531.5
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN103791174B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 黃標
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: F16L9/16
• 分類號: F16L9/16;F16S3/00;B29C70/30
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發明涉及一種復合式纏繞管材及其制備方法，尤其是涉及一種復合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材及其制備方法。

背景技術

現有玻璃鋼管材多由連續玻璃纖維增強熱固性樹脂材料組成。這種材料固然有優異的強度和模量，然而其脆性以及熱固性樹脂的不可回收性，使其在節能減排的國際環境下舉步維艱。熱塑性玻璃鋼不但具有理想的強度和模量，而且材料韌性大大優于熱固性玻璃鋼，同時熱塑性玻璃鋼還具有回收再利用優勢，近年來得到了快速發展。

專利CN101474868A提供了連續纖維增強熱塑性樹脂復合材料預浸帶的制備設備，使用該專利技術可制備性能優異的連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶。該項技術的成功應用為熱塑性玻璃鋼管材的制備提供了原料支持。以連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶為原料，將其纏繞成型，制備成熱塑性玻璃鋼管材。纏繞成型包括環向纏繞和螺旋纏繞。環向纏繞的纏繞角度通常都大于70°，而螺旋纏繞的纏繞角度可以低至45°，環向纏繞給予熱塑性玻璃鋼管材較大環向抗拉強度，螺旋纏繞給予熱塑性玻璃鋼管材較大的軸向抗拉強度。目前，玻璃鋼管材主要是環向抗拉強度高，軸向抗拉強度很低；而在非開挖地下施工要求牽拉管材具有足夠的軸向抗拉強度。

為了制備出性能優異的熱塑性玻璃鋼管材，提高管材軸向抗拉強度，滿足非開挖地下施工要求。本發明提供一種復合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材，該種熱塑性玻璃鋼管材同時包括環向纏繞和螺旋纏繞。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種具有較高的環向抗拉強度和較高的軸向抗拉強度的復合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種復合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材，該管材由連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶通過復合式纏繞制成，復合式纏繞包括環向纏繞內層、螺旋纏繞中間層及環向纏繞外層，，所述的內層為環向纏繞的連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶層，所述的中間層為螺旋纏繞的連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶層，所述的外層為環向纏繞的連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶層。內層和外層給予復合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材高環向拉伸強度；中間層給予復合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材高軸向抗拉強度。

內層中連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的環向纏繞角度介于75°到88°之間，中間層中連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的螺旋纏繞角度介于45°到65°之間，外層中連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的環向纏繞角度介于75°到88°之間。

所述的連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶由熱塑性樹脂浸漬連續玻璃纖維制成，所述的連續玻璃纖維占預浸帶總重量分數的40-75％，所述的熱塑性樹脂為聚丙烯、聚乙烯或尼龍6。

所述的內層、中間層及外層的厚度范圍均在0.1～10mm。

一種復合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)用熱塑性樹脂浸漬連續玻璃纖維，制備連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶；

(2)依據公式b＝∏Dcosα，將連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶裁剪成帶寬為b的形狀，其中，D為纏繞機芯模直徑，α為內層及外層中連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的環向纏繞角度；

(3)將連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶環向纏繞在纏繞機芯模表面上，邊纏繞邊加熱，使熱塑性樹脂熔融；預浸帶層與層之間的樹脂相互滲透粘結，形成一定厚度環向纏繞的內層；

(4)內層形成后，將連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶螺旋纏繞在內層的外表面上，邊纏繞邊加熱，使熱塑性樹脂熔融；預浸帶層與層之間的樹脂相互滲透粘結，形成一定厚度螺旋纏繞的中間層；

(5)中間層形成后，將連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶環向纏繞在中間層的外表面上，邊纏繞邊加熱，使熱塑性樹脂熔融；預浸帶層與層之間的樹脂相互滲透粘結，形成一定厚度環向纏繞的外層；

(6)待步驟(5)完成后，經冷卻固化，脫模機脫模，即得到復合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材。

內層、中間層或外層的形成過程中，連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶從左端纏繞到右端，再從右端以同樣的纏繞角度纏繞到左端，連續纏繞多層，形成一定厚度的內層、中間層和外層。

連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶纏繞過程中的加熱溫度為100～210℃。

所述的連續玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的厚度為0.1～0.25mm。

與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：