一种柔性复合内衬管材制造技术

本发明专利技术涉及一种柔性复合内衬管材，包括管材内层，所述管材内层材质为高密度聚乙烯材料，所述高密度聚乙烯材料包括重量份如下的各组份原料：100份高密度聚乙烯树脂；1‑10份无机纳米粒子；2‑10份滑石粉、1‑9份蒙脱土和1‑10份海泡石中的一种或几种；1‑20份尼龙6、1‑20份尼龙66、1‑20份聚对苯二甲酸乙二醇酯和1‑20份玻纤中的一种或几种；1‑20份高密度聚乙烯接枝马来酸酐为增容剂和/或1‑20份乙烯‑辛烯共聚物接枝马来酸酐为增容剂。本发明专利技术提供一种柔性复合内衬管材。尤其可用于是工业应用中的输水、输油材料。该材料可以保证在较高温度和较大压力条件下，材料本身没有变化，耐温性增加，力学性能变化不大，热性能增加。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性复合内衬管材
本专利技术属于工业应用高分子材料领域，涉及一种柔性复合内衬管材。
技术介绍
金属管道作为石油、天然气、煤气、液化气等能源性介质最主要的输送媒体,常年深埋于地下,受到了来自输送介质、土壤、微生物以及外部大气等环境条件的腐蚀作用。特别是输油管道,由于输送的原油矿化度高,含有二氧化碳、硫化氢等腐蚀性介质,腐蚀穿孔情况尤为突出,尽管采用了多种防腐措施,如:加入缓蚀剂、阴极保护和内外涂层保护等,但随着时间的推移,腐蚀和腐蚀引起的强度降低、坑蚀穿孔很难避免,这些缺陷的存在将会降低金属管道运行的安全性,使其出现泄漏、被迫降压输送等现象,甚至发生爆裂,造成重大损失。目前,针对含缺陷旧金属管道的修复,已经开发出多种修复方法。不同的修复方法具有不同的特点,其中焊接补疤、套袖或更换管段等传统的修复补强方法国内外应用十分普遍,但成本较高,且会带来一系列影响管道安全运行和经济效益的问题；而新开发的一些方法,如穿插法修复方法,由于国外对其关键工艺环节采取技术保护的原因,国内该领域面临资料信息缺乏、研究时间短、实践经验少的问题,未能在工程上大规模推广应用。我国管道修复领域所面临的形势也十分严峻。国内在役的长输管道许多已经运行二十几年以上，逐渐达到了寿命的终点,因而需要对其进行修复或者更换成新管道。换管道存在成本高、周期长、需全线停止输送、对环境破坏大等一系列不利因素；而传统的修复技术动用大量设备,挖沟占地,既不现实又耗时费钱,不利于环保；如果管道位于道路下方,路面的挖掘会造成交通的阻塞,同时,“还土”后易产生地面沉降,铺完沥青后,与原路面不能无界限结合,痕迹醒目,道路的外观和结合受到破坏,降低了使用寿命。因此,研究既经济又有效的旧管道“不开挖修复技术”极为重要。迄今为止,不开挖管道修复技术大致可分为三大类:一是管内涂布法,二是软管翻衬法,三是塑料管穿插法。管内涂布法一般采用聚合物、水泥砂浆及原浆涂料等材料,又掺入各种化学材料,使衬里满足多种介质的防腐要求。软管翻衬法将树脂及固化剂浸渍在翻转软管中，碾压均匀后，通过水压或气压等动力翻转置入待修复的旧管道中。将管道里的水加热，待胶黏剂固化后，使热固性树脂系统硬化成一个“管中管”。穿插HDPE管法修复旧管道技术目前最常采用的方法。分为等径缩径(O型)和U型穿插法两种，HDPE管穿插修复技术是把外径大于(O型)或略小于(U型)待修复管道内径的高密度聚乙烯内衬管，通过专用缩径设备，将内衬管变为O型或U型，并将内衬管的横截面缩小10-30％，通过缠绕定型、牵引拉入、外力恢复等过程使衬管紧紧的与管道内壁结合在一起，从而形成对旧管道的内衬修复，最大限度地避免了对原有管道直径的缩小，避免了大管换小管，使得在原有管线输送能力不降低的情况下得以更新。然而，该项技术的缺点：其一，一次修复距离小于1000米，不能穿越弯头；其二，HDPE在天然气的开采运输过程中也有使用温度的问题。煤矿或油矿的深度每增加100m，井下温度就会提高约2℃，两者直接是一种进线性的变化关系。HDPE管材的蠕变模量又随温度的升高而急剧降低，这会导致管材在使用时发生较大的变形，以至于失稳破坏。这样使得HDPE管材表现出环刚度降低，热稳定性差，对高温介质输送管道和井下施工作业极为不利。由此可知，如何提高一次穿插距离及穿越弯头的能力，提高HDPE管材的耐热性已成为必须。且这种穿插管材是由三层管材组合而成，具有耐高温、耐腐蚀、一次穿插距离达到2000米以上，连续穿越多个弯头的能力。尼龙(PA)在机械强度、维卡软化点、耐热性能和耐磨损性等方面均好于HDPE。通过PA的少量加入，HDPE板材的耐热性与刚性均可得以提高。纯PA与HDPE熔体的相容性极差，这导致产品的各项物理性能下降。田丽等将PA6和PE-g-MAH加入HDPE板材，使制品的耐热温度由120℃提高25％以上，拉伸强度与断裂延伸率也较没有添加相容剂时有很大提高。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的耐热性很高，何慧等将PET与HDPE进行共混。因二者完全不相容，采用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和乙烯-丙烯酸酯(EAA)对体系增容。虽然EVA与EAA自身的VSP都在100℃以下，对共混物的耐热性有一些影响，但共混物整体的VSP还是比纯HDPE提高了20％。耐热性最好的一组配方是HDPE/PET/EAA＝75/25/5，该配比下的VST为126.5℃。李海等在一次挤出的情况下将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)用过氧化二异丙苯与HDPE交联，制备了HDPE-g-GMA作为增容剂，成功的原位增容了HDPE/PET。该方法使共混物的拉伸强度提高，体系相容性变好，VSP由纯HDPE的84.6℃提高到了92.8℃。采用填充、共混改性等方法，可以使HDPE力学性能得到较大幅度的提高。由于玻璃纤维(GF)具有价格低廉，容易获取等优点，是应用最广泛的材料之一。李新中等采用两步法，先制备了含有30％玻璃纤维的HDPE母料，后再与HDPE混合，从而制备不同玻纤含量的共混物。其研究发现，在玻纤含量为30％的情况下，共混物的综合力学性能最优。其中拉伸强度提高了2.5倍，VST与纯HDPE相比，提高了6-7℃。Fu等人发现纤维和聚合物大分子会沿着流动方向取向，故在增强某些类型的塑料制品会有不足。如用其增强塑料管材，就对管材的周向强度的改善不是很明显，不能满足塑料管材的一些使用要求。张建富等设计了以玻璃纤维增强HDPE为原料的工字钢缠绕结构壁管材。此管以HDPE管做母管，GF/HDPE做小方管，按设计间距用方管缠绕在母管外，作为中间层。把挤出的HDPE黏合在缠绕管上，作为最外层。后经定径套成型、冷却，终得成品管材。该管与普通HDPE管材相比，环刚度有很大提升，耐温性能也有明显提高。此管在符合井下用管要求的同时，比传统HDPE管在同环刚度条件下的质量更轻。王营营等人改变了碳纤维(CF)和GF的配比，分别来增强HDPE/PA6，经硅烷偶联剂KH570处理纤维后，纤维可在PA6/HDPE复合材料基体中分布均匀，且无明显的团聚现象出现。CF与GF两种纤维，都使PA6/HDPE复合材料的拉伸性能与冲击性能得到改善，但仍然以损失断裂伸长率为代价。其中CF增强的效果要好于GF。但CF的价格较贵，在某些领域不适合于HPDE进行改性。Kyung等人用挤出机熔融共混的方法制备了HDPE/MMT和HDPE/HDPE-g-MAH/MMT纳米复合材料。对材料采用热重分析的方法发现，当MMT含量为0.5、1和2phr时，5％的质量损失温度为分别较纯的HDPE增加了1℃、8℃和6℃。加入份数为MMT的10倍HDPE-g-MAH对体系增容后，5％的质量损失温度分别增加了18℃、14℃和10℃。可见MMT对HDPE热性能提高有利。项赛飞等人通过挤出机制备了有机蒙脱土(OMMT)插层的HDPE/PA6体系，当OMMT的用量为3份时，使得体系的力学性能达最佳，但若继续增加OMMT时，超过7份，会发生连续相与分散相的反转。高振滨等人用自制的OMMT，通过直接注射成型的方法制备了与HDPE/LLDPE的复合材料，研究发现在OMMT的含量为6％时综合性能最好，此时该体系的拉伸模量、弯曲强度和热变形温度分别提高了60％、32.4％和11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性复合内衬管材，包括管材内层，其特征在于：所述管材内层材质为高密度聚乙烯材料，所述高密度聚乙烯材料包括重量份如下的各组份原料：100份高密度聚乙烯树脂；1‑10份无机纳米粒子；2‑10份滑石粉、1‑9份蒙脱土和1‑10份海泡石中的一种或几种；1‑20份尼龙6、1‑20份尼龙66、1‑20份聚对苯二甲酸乙二醇酯和1‑20份玻纤中的一种或几种；1‑20份高密度聚乙烯接枝马来酸酐为增容剂和/或1‑20份乙烯‑辛烯共聚物接枝马来酸酐为增容剂。

【技术特征摘要】
1.一种柔性复合内衬管材，包括管材内层，其特征在于：所述管材内层材质为高密度聚乙烯材料，所述高密度聚乙烯材料包括重量份如下的各组份原料：100份高密度聚乙烯树脂；1-10份无机纳米粒子；2-10份滑石粉、1-9份蒙脱土和1-10份海泡石中的一种或几种；1-20份尼龙6、1-20份尼龙66、1-20份聚对苯二甲酸乙二醇酯和1-20份玻纤中的一种或几种；1-20份高密度聚乙烯接枝马来酸酐为增容剂和/或1-20份乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐为增容剂。2.根据权利要求1所述的柔性复合内衬管材，其特征在于：所述管材内层材质为高密度聚乙烯材料，所述高密度聚乙烯材料包括重量份如下的各组份原料：100份高密度聚乙烯树脂；5-6份所述无机纳米粒子；3-6份所述滑石粉、4-7份所述蒙脱土和5-8份所述海泡石中的一种或几种；5-10份所述尼龙6、5-10份所述尼龙66、5-10份所述聚对苯二甲酸乙二醇酯和5-10份所述玻纤中的一种或几种；5-15份所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁恺蒂，周天航，商海光，
申请(专利权)人：山东柯林瑞尔管道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37