一种多元复合管道
阅读说明：本技术 一种多元复合管道 (Multi-element composite pipeline ) 是由 钱根 于 2020-12-07 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种多元复合管道,包括树脂层和增强层,所述树脂层包括内层树脂层和外层树脂层,所述树脂层位于增强层的两侧,呈三明治结构,所述增强层为纤维网外侧喷涂陶瓷涂层。本发明提供多元复合管道,利用树脂层外管和陶瓷涂层结合,将陶瓷高硬、不粘、耐蚀的优点与树脂层融合为一体,赋予复合材料制品优异的力学性能。(The invention provides a multi-element composite pipeline which comprises a resin layer and a reinforcing layer, wherein the resin layer comprises an inner resin layer and an outer resin layer, the resin layers are positioned on two sides of the reinforcing layer and are of a sandwich structure, and the reinforcing layer is a ceramic coating sprayed on the outer side of a fiber mesh. The invention provides a multi-element composite pipeline, which combines the outer pipe of a resin layer with a ceramic coating, integrates the advantages of high hardness, non-stick property and corrosion resistance of ceramic with the resin layer, and endows a composite product with excellent mechanical properties.)
技术领域
本发明涉及管道领域，具体涉及一种多元复合管道。
背景技术
随着我国经济的持续快速发展，管道输送在国民经济、国防工业以及人们的日常生活中正发挥着日益重要的作用，如：饮用水、天然气、供暖、石油等资源的输送对国民经济的发展举足轻重，用于各种流体输送的管道自20世纪90年代以来也得到了迅猛发展。管道按其材质可分为金属管道和非金属管道，金属管道具有耐高温、耐高压、抗刮擦等优点，但存在笨重、不易弯曲、管壁粗糙、易生锈、易腐蚀等缺点；单一材质的非金属管道(如：塑料管道)能克服金属管道的众多缺陷，却又存在强度低、抗刮擦性能差、耐热性不足等问题。为同时克服金属管道和塑料管道各自的缺点，各种复合管道应运而生。以热塑性塑料为内外层、各种增强材料为芯层的增强热塑性塑料复合管道为最具代表性的一类，是集多种管道优点于一身的新型管道，因其性能优异、运输安装便捷、维护成本低等显著优势，自面世之日起就一直受到市场的青睐。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供多元复合管道，利用树脂层外管和陶瓷涂层结合，将陶瓷高硬、不粘、耐蚀的优点与树脂层融合为一体，赋予复合材料制品优异的力学性能。
技术方案：一种多元复合管道，包括树脂层和增强层，所述树脂层包括内层树脂层和外层树脂层，所述树脂层位于增强层的两侧，呈三明治结构，所述增强层为纤维网外侧喷涂陶瓷涂层。
优选的，所述树脂层为PVC，PE或PC树脂中的任一一种。
优选的，所述增强层纤维网为尼龙纤维网，所述增强层通过尼龙纤维网缠绕而成，控制纤维网的厚度为0.1mm-1mm，纤维网为平纹多孔织物，所述纤维网的盖覆紧度为25-35％。
优选的，所述增强层呈整数圈包覆在内层树脂层外侧，且相邻的两层纤维网呈不同的角度，相邻两层纤维网的角度为45-90°。
一种多元复合管道的制备方法，包括以下步骤：
S1.在挤出机上熔融挤出树脂层内管；
S2.将纤维网按一定的角度缠绕于树脂层内管上，缠绕后喷涂陶瓷涂层，将陶土涂层烘干固化；
S3.将陶瓷涂层烘干固化后，进行表面处理，然后树脂层外管共挤包覆，得到多元管材。优选的，所述步骤S2中陶瓷涂层的喷涂包括以下步骤：
S1.将ZrOCl·8H2O溶解于乙醇水溶液中，混合搅拌均匀后，逐渐滴加正硅酸乙酯的无水乙醇溶液，最后加入盐酸，搅拌反应得到无色的硅胶溶液；
S2.在硅胶溶液中加入钛酸丁酯的无水乙醇溶液，搅拌均匀后，得到澄清溶胶；
S3.将溶胶通过旋涂的方式涂抹于纤维网外侧，在通过一定的温度进行固化。
优选的，所述步骤S3中的固化温度为100-150℃。
优选的，所述步骤S3中表面处理包括以下步骤：将正硅酸乙酯，硅烷偶联剂加入水中搅拌均匀，然后加入酸溶液，搅拌后加入甲基丙烯酸甲酯和过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后涂抹于陶瓷涂层外侧。
优选的，所述步骤S3中树脂层外管挤出机为单螺杆挤出机，挤出机加热区的温度分别为150℃、150℃、170℃、190℃，机头温度为180℃。
有益效果：本发明具有以下优点：
1、本发明制备的用尼龙纤维网代替常规的玻璃纤维或者碳纤维网，用尼龙纤维网和陶瓷涂层的共同作用增强树脂层外管和内管，使得管道更加经济，同时也更加轻量化，能承受更强的轴向应力；
2、塑料管材本身耐热性能有限，不能超过200℃，本发明在100-150℃下低温固化陶瓷涂层，不会出现树脂的熔融，改变管材的性能；
3、将树脂层外管和陶瓷涂层进行复合时，先进行陶瓷涂层的表面处，增强陶瓷与金属的界面结合力，从而将陶瓷高硬、不粘、耐蚀的优点与树脂层融合为一体，赋予复合材料制品优异的力学性能。
具体实施方式
实施例1
一种多元复合管道，其特征在于，包括树脂层和增强层，所述树脂层包括内层树脂层和外层树脂层，所述树脂层位于增强层的两侧，呈三明治结构，所述增强层为纤维网外侧喷涂陶瓷涂层，所述树脂层为PVC树脂。
所述增强层纤维网为尼龙纤维网，所述增强层通过尼龙纤维网缠绕而成，纤维网为平纹多孔织物，所述纤维网的盖覆紧度为25％。
优选的，所述增强层包覆2层在内层树脂层外侧。
一种多元复合管道的制备方法，包括以下步骤：
S1.在挤出机上熔融挤出树脂层内管；
S2.将相邻两层纤维网的按角度为45°缠绕于树脂层内管上，缠绕后喷涂陶瓷涂层，将陶土涂层烘干固化，其中陶瓷涂层的喷涂包括以下步骤：
a.将ZrOCl·8H2O溶解于乙醇水溶液中，混合搅拌均匀后，逐渐滴加正硅酸乙酯的无水乙醇溶液，最后加入盐酸，搅拌反应得到无色的硅胶溶液；
b.在硅胶溶液中加入钛酸丁酯的无水乙醇溶液，搅拌均匀后，得到澄清溶胶；
c.将溶胶通过旋涂的方式涂抹于纤维网外侧，在通过100℃进行固化。
S3.将陶瓷涂层烘干固化后，进行表面处理，即将正硅酸乙酯，硅烷偶联剂加入水中搅拌均匀，然后加入酸溶液，搅拌后加入甲基丙烯酸甲酯和过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后涂抹于陶瓷涂层外侧然后树脂层外管共挤包覆，得到多元管材。
实施例2
一种多元复合管道，其特征在于，包括树脂层和增强层，所述树脂层包括内层树脂层和外层树脂层，所述树脂层位于增强层的两侧，呈三明治结构，所述增强层为纤维网外侧喷涂陶瓷涂层，所述树脂层为PC树脂。
所述增强层纤维网为尼龙纤维网，所述增强层通过尼龙纤维网缠绕而成，纤维网为平纹多孔织物，所述纤维网的盖覆紧度为35％。
优选的，所述增强层包覆1层在内层树脂层外侧。
一种多元复合管道的制备方法，包括以下步骤：
S1.在挤出机上熔融挤出树脂层内管；
S2.将相邻两层纤维网的按角度为90°缠绕于树脂层内管上，缠绕后喷涂陶瓷涂层，将陶土涂层烘干固化，其中陶瓷涂层的喷涂包括以下步骤：
a.将ZrOCl·8H2O溶解于乙醇水溶液中，混合搅拌均匀后，逐渐滴加正硅酸乙酯的无水乙醇溶液，最后加入盐酸，搅拌反应得到无色的硅胶溶液；
b.在硅胶溶液中加入钛酸丁酯的无水乙醇溶液，搅拌均匀后，得到澄清溶胶；
c.将溶胶通过旋涂的方式涂抹于纤维网外侧，在通过150℃进行固化。
S3.将陶瓷涂层烘干固化后，进行表面处理，即将正硅酸乙酯，硅烷偶联剂加入水中搅拌均匀，然后加入酸溶液，搅拌后加入甲基丙烯酸甲酯和过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后涂抹于陶瓷涂层外侧然后树脂层外管共挤包覆，得到多元管材。
实施例3
一种多元复合管道，其特征在于，包括树脂层和增强层，所述树脂层包括内层树脂层和外层树脂层，所述树脂层位于增强层的两侧，呈三明治结构，所述增强层为纤维网外侧喷涂陶瓷涂层，所述树脂层为PVC树脂。
所述增强层纤维网为尼龙纤维网，所述增强层通过尼龙纤维网缠绕而成纤维网为平纹多孔织物，所述纤维网的盖覆紧度为30％。
优选的，所述增强层包覆4层在内层树脂层外侧。
一种多元复合管道的制备方法，包括以下步骤：
S1.在挤出机上熔融挤出树脂层内管；
S2.将相邻两层纤维网的按角度为60°缠绕于树脂层内管上，缠绕后喷涂陶瓷涂层，将陶土涂层烘干固化，其中陶瓷涂层的喷涂包括以下步骤：
a.将ZrOCl·8H2O溶解于乙醇水溶液中，混合搅拌均匀后，逐渐滴加正硅酸乙酯的无水乙醇溶液，最后加入盐酸，搅拌反应得到无色的硅胶溶液；
b.在硅胶溶液中加入钛酸丁酯的无水乙醇溶液，搅拌均匀后，得到澄清溶胶；
c.将溶胶通过旋涂的方式涂抹于纤维网外侧，在通过120℃进行固化。
S3.将陶瓷涂层烘干固化后，进行表面处理，即将正硅酸乙酯，硅烷偶联剂加入水中搅拌均匀，然后加入酸溶液，搅拌后加入甲基丙烯酸甲酯和过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后涂抹于陶瓷涂层外侧然后树脂层外管共挤包覆，得到多元管材。
实施例4
一种多元复合管道，其特征在于，包括树脂层和增强层，所述树脂层包括内层树脂层和外层树脂层，所述树脂层位于增强层的两侧，呈三明治结构，所述增强层为纤维网外侧喷涂陶瓷涂层，所述树脂层为PVC树脂。
所述增强层纤维网为尼龙纤维网，所述增强层通过尼龙纤维网缠绕而成纤维网为平纹多孔织物，所述纤维网的盖覆紧度为25％。
优选的，所述增强层包覆3层在内层树脂层外侧。
一种多元复合管道的制备方法，包括以下步骤：
S1.在挤出机上熔融挤出树脂层内管；
S2.将相邻两层纤维网的按角度为90°缠绕于树脂层内管上，缠绕后喷涂陶瓷涂层，将陶土涂层烘干固化，其中陶瓷涂层的喷涂包括以下步骤：
a.将ZrOCl·8H2O溶解于乙醇水溶液中，混合搅拌均匀后，逐渐滴加正硅酸乙酯的无水乙醇溶液，最后加入盐酸，搅拌反应得到无色的硅胶溶液；
b.在硅胶溶液中加入钛酸丁酯的无水乙醇溶液，搅拌均匀后，得到澄清溶胶；
c.将溶胶通过旋涂的方式涂抹于纤维网外侧，在通过130℃进行固化。
S3.将陶瓷涂层烘干固化后，进行表面处理，即将正硅酸乙酯，硅烷偶联剂加入水中搅拌均匀，然后加入酸溶液，搅拌后加入甲基丙烯酸甲酯和过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后涂抹于陶瓷涂层外侧然后树脂层外管共挤包覆，得到多元管材。
对比例1
一种多元复合管道，其特征在于，包括树脂层和增强层，所述树脂层包括内层树脂层和外层树脂层，所述树脂层位于增强层的两侧，呈三明治结构，所述增强层为纤维网外侧喷涂陶瓷涂层，所述树脂层为PVC树脂。
所述增强层纤维网为玻璃纤维网，所述增强层通过玻璃纤维网缠绕而成纤维网为平纹多孔织物，所述纤维网的盖覆紧度为30％。
优选的，所述增强层包覆4层在内层树脂层外侧。
一种多元复合管道的制备方法，包括以下步骤：
S1.在挤出机上熔融挤出树脂层内管；
S2.将相邻两层纤维网的按角度为60°缠绕于树脂层内管上，缠绕后喷涂陶瓷涂层，将陶土涂层烘干固化，其中陶瓷涂层的喷涂包括以下步骤：
a.将ZrOCl·8H2O溶解于乙醇水溶液中，混合搅拌均匀后，逐渐滴加正硅酸乙酯的无水乙醇溶液，最后加入盐酸，搅拌反应得到无色的硅胶溶液；
b.在硅胶溶液中加入钛酸丁酯的无水乙醇溶液，搅拌均匀后，得到澄清溶胶；
c.将溶胶通过旋涂的方式涂抹于纤维网外侧，在通过120℃进行固化。
S3.将陶瓷涂层烘干固化后，进行表面处理，即将正硅酸乙酯，硅烷偶联剂加入水中搅拌均匀，然后加入酸溶液，搅拌后加入甲基丙烯酸甲酯和过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后涂抹于陶瓷涂层外侧然后树脂层外管共挤包覆，得到多元管材。
对比例2
一种多元复合管道，其特征在于，包括树脂层和增强层，所述树脂层包括内层树脂层和外层树脂层，所述树脂层位于增强层的两侧，呈三明治结构，所述树脂层为PVC树脂。
所述增强层纤维网为尼龙纤维网，所述增强层通过尼龙纤维网缠绕而成纤维网为平纹多孔织物，所述纤维网的盖覆紧度为25％。
优选的，所述增强层包覆3层在内层树脂层外侧。
一种多元复合管道的制备方法，包括以下步骤：
S1.在挤出机上熔融挤出树脂层内管；
S2.将相邻两层纤维网的按角度为90°缠绕于树脂层内管上；
S3.然后树脂层外管共挤包覆，得到多元管材。
根据国标对实施例和对比例制得的管道进行性能测试，具体性能见下表：
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