一种新型混合复合管材及制备方法和应用技术

一种新型混合复合管材及制备方法和应用，该新型复合管材主体或结构层以高聚合物为基体，由一种或多种多孔轻集料又称轻骨料或颗粒混合固化，既可以和各种非金属材料也可以和各类金属基管复合制备成不同的新型混合复合管材，高聚合物包括可以和多孔颗粒增强材料结合的热固性高聚合物和热塑性高聚合物。管材可以通过卷制、缠绕、拉挤、离心浇铸、挤出、注塑、树脂传递、夹层结构至少一种方法制备成型，除保留原同类复合管的优势外，还可以解决管体自重、脱层、绝缘、遮光、隔热保温等技术问题，所述管道可应用于石油、天然气、供暖供气、给排水、农业灌溉、矿山、海水淡化、电力通讯、市政管廊等。

A new type of hybrid composite pipe and its preparation and Application

A new hybrid composite pipe material and its preparation method and application are used. The new composite pipe body or structure layer is based on high polymer, and is solidified by one or more porous lightweight aggregate or light aggregate or particle, which can be mixed with various non-metallic materials and various metal base tubes. The high polymer includes high thermosetting high polymer and thermoplastic high polymer which can be combined with porous particle reinforcement material. The pipe can be made by rolling, winding, pulling, extruding, centrifugal casting, extrusion, injection molding, resin transfer and sandwich structure. In addition to retaining the advantages of the original compound tube, it can also solve the technical problems of self weight, delamination, insulation, shading, insulation and heat insulation of the tube. The pipe can be applied to oil. Natural gas, heating and gas supply, water supply and drainage, agricultural irrigation, mining, desalination, electric power communication, municipal management corridors, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种新型混合复合管材及制备方法和应用
本专利技术涉及一种新型混合复合管材及制备方法，该新型复合管材主体或结构层以高聚合物为基体，与一种或多种多孔轻集料又称轻骨料或颗粒混合，可以和各种非金属材料或金属材料也可以和各类金属或者非金属基管复合制备成不同的新型混合复合管材，高聚合物包括可以和多孔颗粒增强材料结合的热固性高聚合物和热塑性高聚合物。
技术介绍
科学进步，复合管材技术也与日俱进，相继出现了铝塑管、塑钢管、铜塑管、涂塑管、钢骨架PE管、玻纤增强塑料夹砂管等，这些复合管材各有所长，不同于纯金属管和纯塑料管性能的单一性，具有金属管材和非金属管材的优点，尤其在管道刚度上比单一管材有明显提高。然而，在实际应用过程中，也发现了这些管道的很多不足之处，如上述金属复合管材普遍存在价格偏高，管材自身较重，一些材质热膨胀系数相差较大，在环境和介质温度变化显著的情况下，复合层容易脱开等。管材的应用安装环境是比较复杂的，金属复合管材尽管包衬了塑料层，但依然存在导电导热和被腐蚀的可能，理论上所有物质都会产生静电，关键是金属产生的静电，很容易泄漏，不像绝缘物质那样容易保留电荷，一旦金属复合管出现复合层破坏或是疲劳裂纹，就会产生一系列不良因素和安全隐患，这是金属复合管材的通病。共挤复合而成的铝塑管是市面上较为流行的一种管材，由于其质轻、耐用而且施工方便，其可弯曲性更适合在家装中使用。铝塑复合管有五层，内外层均为聚乙烯，中间层为铝簿层，在这两种材料中间还各有一层粘和剂，五层紧密结合成一体，它的优越性能在于：具有稳定的化学性质，耐腐蚀，无毒无污染，表面及内壁光洁平整，不结垢，重量轻，能自由弯曲，韧性好，具有独特的环保及节能优势；然而，由于其在材料和生产工艺上要求较高，因而市场价格也较高，同时由于长期的热胀冷缩也会造成管壁错位以致造成渗漏，进一步说，如果在原材料、化学助剂、生产技术和生产设备的选择上任何一个环节出现差错，铝塑复合管就不能实现五层共挤，这样的复合管在质量、价格及安装使用方面就会出现隐患。孔网钢带塑料复合管它类同铝塑复合管，只是以多孔钢带焊接卷管替代薄铝带焊接卷管，它是以高密度聚乙烯为基体，以冲孔后的冷轧钢带焊接而成的网状钢管为增强体，经挤出成型连续复合而成，内外壁塑料通过金属骨架上的孔形成一体。，这种管材的缺点是，塑料与金属骨架易分离与剥落，在引接分支管时，孔口切面锈蚀问题无法处理；铝衬塑管是指铝合金管材内衬聚乙烯管或聚丙烯管，一种双层结构的铝塑复合产品，它的缺点是：由于铝材的特性，不适用于腐蚀性的环境；镀锌钢管衬塑复合管，一种是内喷衬聚乙烯，另一种是热镀锌钢管内经特殊过盈配合工艺复合挤压聚乙烯的复合管，其缺点有：前者衬涂层不易粘牢，不易衬匀，容易分裂，而且价格较贵，后者管外壁及管端面的防腐问题难以解决；玻纤增强塑料夹砂管属于一种新型非金属复合管材，具备优异的抗腐蚀性能，同时具有较高的抗压抗渗性能，在大口径管材中有着得天独厚的优势，但是由于其抗压结构层使用的颗粒材料是天然矿产石英砂，一方面开采会带来环境的破坏，另一方面矿产品的自然性能局限性较大，制约了复合管材可塑性多样化的优势，同时石英砂在与基体材料树脂结合不够紧密的情况下，同样会产生蠕变断裂，造成脱层现象，此外，石英砂密度为2.65kg/m3，故管体重量依然较大，给运输安装带来更多不便和浪费。本专利技术采用多孔轻集料或颗粒混合高聚合物制备不同的新型混合复合管材，是充分利用多孔轻集料或颗粒本身的特点以及与高聚合物结合的整体特性，提高管材性能、减轻自重、增强材料的结合度、节约成本、隔热保暖等。多孔轻集料或颗粒以往主要用以配制轻集料混凝土、保温砂浆和耐火混凝土等，还可用作保温松散填充料及其他特殊用途，按其形成条件可分为人工和天然多孔轻集料或颗粒，这些多孔轻集料或颗粒取材广泛，在世界各地没有地区限制，其中人工多孔轻集料或颗粒制备原材料包括页岩、粉煤灰、煤矸石、淤泥、废矿砂、沙漠沙、建筑垃圾等，大多属于资源再生利用材料，这类材料的综合利用对保护环境，节约资源都有莫大益处，近年来随着技术的进步，人工制备各种高强轻质的多孔轻集料或颗粒的技术不断出现，为本专利技术的进一步拓展提供了良好的技术前提。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供了一种新型混合复合管材，采用高聚合物为基体材料和多孔轻集料或颗粒混合，构成管材主体或结构层，既可以和各种非金属材料，也可以和各类金属管复合制备成不同的新型混合复合管材。该类新型混合复合管材可以根据应用需要设计选择不同的结合基体，不同性能的人工多孔轻集料或颗粒，与不同的材料复合制备成适合各种应用的复合管材，除保留原同类复合管的优势外，还可以解决管体自重、脱层、绝缘、遮光、隔热保温等技术问题，尤其突出的是由于轻集料或颗粒取材便利，在资源利用、保护环境、适用区域方面都具备有益优势；人工多孔轻集料或颗粒具有可设计性强的特点，可根据管材应用需要、结合不同基体的需要，性能要求，对颗粒进行针对性设计和制备，包括颗粒强度、粒径、颗粒表面细孔的多少和大小、堆积密度等，同时和不同基体和材料的结合能充分体现复合管材的可设计性、多样性的特点，使这类管材适用于多种环境、多种行业的需要。技术方案本专利技术所述多孔轻集料或颗粒是指堆积密度小于1200kg/m3的轻集料或颗粒，表面具备多孔或凹凸状特征，比表面积较大，能与高聚合物产生较好的结合界面，包括人造和天然轻集料或颗粒，如陶粒、膨胀珍珠岩、玻璃微珠、浮石、火山渣、煤渣、各类矿渣、多孔烧结料、轻砂、多孔塑料颗粒及其他人造轻质颗粒等，粒径≤15mm，所述颗粒比表面积大、表面活性原子多,具备与高聚合物相互作用强等特点。将经表面处理的多孔轻集料或颗粒加入到熔融高聚合物中进行共混，能使一些复合管材的冲击性能明显提高,同时改善复合材料的刚性、韧性、强度和耐磨性等物理机械性能，此外，这些颗粒本身具备容重轻、成本低、隔热保暖的特点，为节约管材原料成本、减轻自重、拓展应用范畴创造了良好的条件，在本专利技术实施方案中优选筒压≥8MP的至少一种多孔轻集料或颗粒。本专利技术所述高聚合物指的是由键重复连接而成的相对分子质量在10000以上的化合物，包括可以和多孔颗粒增强材料结合的热固性高聚合物和热塑性高聚合物，如热塑性塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物（ABS）聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PASU)、聚苯硫醚(PPS)、交联聚乙烯、改性聚丙烯和聚1－丁烯，热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃、聚硅醚、聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等；橡胶类有丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶特种橡胶：丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯基橡胶、氟橡胶、氯醚橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶、丙烯酸酯橡胶等；纤维类有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（锦纶或尼龙）、聚乙烯醇纤维（维纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、聚氯乙烯纤维（氯纶）等人造合成、再生纤维等。各类塑料、橡胶和纤维，在与多孔轻集料或颗粒混合结构中，高聚合物或混合高聚合物基体材料含量≥35%。这类高聚合物大多是目前常用的管材原料，技术成熟，性能稳定，现有的制备工艺和设备为新型混合复合管材的实现创造了良好的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型混合复合管材，其特征在于：该复合管材主体或结构层以高聚合物为基体，与一种或多种多孔轻集料或颗粒混合，可以和各种非金属材料或金属材料也可以和各类金属或者非金属基管复合制备成不同的新型混合复合管材，高聚合物包括可以和多孔颗粒增强材料结合的热固性高聚合物和热塑性高聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种新型混合复合管材，其特征在于：该复合管材主体或结构层以高聚合物为基体，与一种或多种多孔轻集料或颗粒混合，可以和各种非金属材料或金属材料也可以和各类金属或者非金属基管复合制备成不同的新型混合复合管材，高聚合物包括可以和多孔颗粒增强材料结合的热固性高聚合物和热塑性高聚合物。2.根据权利要求1所述新型混合复合管材，其特征在于：所述多孔轻集料或颗粒表面具备多孔或凹凸状特征，堆积密度小于1200kg/m3，与高聚合物通过颗粒表面多细孔的特征产生良好的结合界面，在结合过程中通过封闭具备一定压强的气体产生更好的抗力，在与多孔轻集料或颗粒混合结构中，高聚合物或混合高聚合物基体材料含量≥35%。3.根据权利要求2所述新型混合复合管材，当多孔轻集料颗粒与高聚合物基体发生化学组分冲突或多孔轻集料颗粒表面抗压强度过低时，可先用不饱和聚酯树脂添加有机膨润土采用高压喷射的方法或采用表面活性剂或偶联剂与低沸点溶剂配成一定浓度的溶液进行雾化喷洒的方法对多孔轻集料表面经行改性，使之符合与基体结合的要求。4.根据权利要求2所述新型混合复合管材，其中人工多孔轻集料或颗粒具有可设计性强的特点，可根据管材应用需要、结合不同基体的需要，性能要求，对颗粒进行针对性设计和制备，包括颗粒强度、粒径、...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：张晓冬，
类型：发明
国别省市：浙江,33