本发明涉及管道工程技术领域，特别涉及一种管道内壁涂层及其在地下管网中的应用。
背景技术：
随着国家的经济快速发展，地下管网的铺设长度和规模不断增加。在输送污水或雨水的过程中，常常同时伴有如砂砾、玻璃、树枝等固体，造成管道内壁的磨损、老化、腐蚀等现象，严重影响管道的使用寿命。这些磨损、腐蚀等现象在弯管、三通、管道连接、管道内径变小的位置尤其严重，原因是这些地方水流速度增加、或水流方向的改变导致固液混合物对管壁冲刷作用更加显著。因此，增强下水管道内壁的抗磨损、抗冲击性能，且不影响污水或雨水的输送能力是提高管道寿命的关键。
为增强管道的抗冲击和抗磨损性能，一般采用的是内壁涂层或者加入内衬的方法。前一种方法中的内壁涂层通常由环氧树脂、聚氨酯等热固性树脂组成，其优势在于可以采用喷涂等方式，涂覆方式简单，各种管径和形状的管道均可使用，且具有一定的抗腐蚀、抗磨损和管道减阻作用，然而抗冲刷、抗磨损能力依然不够。
后一种在金属管道内壁加入内衬管形成复合管道方法，通常采用“耐磨王”超高分子量聚乙烯管，可获得更好的抗磨损、抗冲击和润滑性等优越性能。然后，超高分子量聚乙烯的优异特性均来源于其超高的分子量(一般分子量大于100万)，这也使得超高分子量聚乙烯很难溶解或熔化，造成了其加工上的高难度。另外，对于不同的管径需使用不同的模具来形成，且对于连接，三通、弯管和管径变化部分的加工更为复杂。
因此，本领域技术人员一直在寻觅适用于地下管网管道内、既具有较佳的抗冲击、抗磨损性能、且便于加工和使用的地下管网维护技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种管道内壁涂层，该涂层不但具有抗冲击、抗磨损性能好的优点，且加工使用方法简易便捷。
本发明的目的也在于提供该种管道内壁涂层的制备方法。
本发明的目的还在于提供该种管道内壁涂层在地下管网中的应用。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种管道内壁涂层，包含树脂、填充于树脂中的超高分子量聚乙烯以及固化剂。
相对于现有技术，本发明提出在树脂中填充超高分子量聚乙烯，并以该种复合材料作为管道内壁涂层。由于超高分子量聚乙烯具有高抗冲击强度、高抗磨损性和较小的摩擦系数，因此该种管道内壁涂层可大幅度提升管道内壁的润滑性以及抗磨损、抗冲击、抗腐蚀的能力。该种涂层可较为便捷地在污水、雨水管道中实现涂覆，尤其适用于弯管、三通、连接处和直径变化等更容易受到冲击和磨损的管道处。此外，超高分子量聚乙烯与树脂的复合除了有利于涂覆和使用外，还可以克服超高分子量聚乙烯难加工的弱点。
在本发明的实施方式所提供的管道内壁涂层中，所述超高分子量聚乙烯为超高分子量聚乙烯颗粒或超高分子量聚乙烯纤维，由于超高分子量聚乙烯较难溶解或熔化，因此采用超高分子量聚乙烯颗粒或者纤维以填充物的形式填入，且超高分子量聚乙烯的质量百分含量为 10％～80％。
在本发明的实施方式所提供的管道内壁涂层中，所述树脂为热固性涂料用树脂。
进一步地，所述热固性涂料用树脂为环氧树脂或聚氨酯。所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或酚醛树脂型环氧树脂。
在本发明的实施方式所提供的管道内壁涂层中，所述固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂、酚类固化剂或硫醇基固化剂。
优选地，在本发明的实施方式所提供的管道内壁涂层中，所述树脂为双酚A型环氧树脂，所述固化剂为胺类固化剂。考虑到与超高分子量聚乙烯的界面问题、以及超高分子量聚乙烯较低的软化温度(～80℃)等因素，以双酚A型环氧树脂和胺类固化剂为最优方案，以保证界面良好，且环氧树脂固化温度低于超高分子量聚乙烯的软化温度。
此外，在本发明的实施方式所提供的管道内壁涂层，还包含抗氧化辅料或抗腐蚀辅料。根据实际应用的需要，采用超高分子量聚乙烯填料以后，还可以加入少量传统的提高抗氧化、抗腐蚀的其他填料，以使涂层具有相应的性能。
本发明的实施方式还提供了上述管道内壁涂层的制备方法。
当选用超高分子量聚乙烯颗粒的情况下，将超高分子量聚乙烯颗粒与树脂均匀混合形成复合液体涂料，将所述复合液体涂料涂覆在管道内壁，进行固化。上述方法操作简便，但是因为超高分子量聚乙烯颗粒与树脂的密度和表面能可能存在不匹配的问题，涂覆之后颗粒容易聚集，因此，将超高分子量聚乙烯颗粒与树脂均匀混合形成复合液体涂料的步骤需在管道施工现场进行，即现场混合后即涂覆于管道内壁。
避免超高分子量聚乙烯颗粒不均的另一种方式是：将超高分子量聚乙烯颗粒先烧结成片状，再将所述树脂浇筑到所述片状超高分子量聚乙烯中，半固化成薄膜，将所述薄膜铺设在管道内壁，再进行固化。该种方法的好处在于：所述将超高分子量聚乙烯颗粒先烧结成片状、再将所述树脂浇筑到所述片状超高分子量聚乙烯中、半固化成薄膜的步骤预先进行或在管道现场进行。即无需现场配置，可预先制备半固化好的薄膜，使用时直接将半固化好的薄膜用于易磨损处，也可避免颗粒聚集的问题。
当选用超高分子量聚乙烯纤维的情况下，将超高分子量聚乙烯纤维编织成纤维布，再将所述树脂浇筑到所述纤维布中，半固化，裁剪后铺设在管道内壁，再进行固化。在剪裁步骤中，可以根据管道的大小和形状，剪出合适的半固化纤维树脂，使其与管道内壁的大小形状实现吻合和匹配。
在本发明的实施方式所提供的上述管道内壁涂层的制备方法中，还可对所述超高分子量聚乙烯颗粒或超高分子量聚乙烯纤维进行放电预处理、等离子体预处理或酸化预处理。由于超高分子量聚乙烯颗粒或者纤维的极性较弱，在加入到树脂中时，可能由于树脂极性较高、热膨胀系数不匹配等而带来颗粒或纤维与树脂界面不良等问题。因此，可将颗粒或者纤维通过放电、等离子体处理、酸化处理等方法进行预处理，在表面形成一层极性较高的氧化层，与树脂进行更好的复合。
本发明的实施方式还提供了上述管道内壁涂层在地下管网中的应用。该种涂层应用于地下管网管道污水、雨水管道的内壁，尤其是弯管、三通、连接处和直径变化等更容易受到冲击和磨损的管道处，不但制备和使用步骤便捷，更可大幅度提升管道内壁的润滑性以及抗磨损、抗冲击、抗腐蚀的能力。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明各权利要求所要求保护的技术方案。
本发明的一些具体实施方式提供了一种管道内壁涂层，包含树脂、填充于树脂中的超高分子量聚乙烯以及固化剂。具体来说，在这些具体实施方式中所用的树脂为热固性涂料用树脂，例如环氧树脂或聚氨酯，进一步地，所用的环氧树脂可以为双酚A型环氧树脂、双酚F 型环氧树脂或酚醛树脂型环氧树脂。所用的超高分子量聚乙烯为超高分子量聚乙烯颗粒或超高分子量聚乙烯纤维，且超高分子量聚乙烯的质量百分含量为10％～80％。所用到的固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂、酚类固化剂或硫醇基固化剂。在此基础上，还可以加入少量传统的提高抗氧化、抗腐蚀的其他填料。
本发明的一些具体实施方式中同时提供了管道内壁涂层的制备方法和在地下管网中的应用。当选用超高分子量聚乙烯颗粒的情况下，其中的一种制备方法是：将超高分子量聚乙烯颗粒与树脂均匀混合形成复合液体涂料，将所述复合液体涂料涂覆在管道内壁，进行固化；为避免超高分子量聚乙烯颗粒不均，该种方法需现场混合后涂覆于管道内壁。另一种制备方式是：将超高分子量聚乙烯颗粒先烧结成片状，再将所述树脂浇筑到所述片状超高分子量聚乙烯中，半固化成薄膜，将所述薄膜铺设在管道内壁，再进行固化。该方法无需现场配置，可预先制备半固化好的薄膜，使用时直接将半固化好的薄膜用于易磨损处，也可避免颗粒聚集的问题。当选用超高分子量聚乙烯纤维的情况下，可将超高分子量聚乙烯纤维编织成纤维布，再将所述树脂浇筑到所述纤维布中，半固化，根据管道的大小和形状裁剪后铺设在管道内壁，再进行固化。
此外，在本发明的另外一些具体实施方式中，在制备管道内壁涂层之前，还对超高分子量聚乙烯颗粒或超高分子量聚乙烯纤维进行放电预处理、等离子体预处理或酸化预处理。
以下是一些具体实施方式的举例。
实施例1
一种管道内壁涂层，包含双酚A型环氧树脂、填充于双酚A型环氧树脂中的超高分子量聚乙烯颗粒以及胺类固化剂，超高分子量聚乙烯颗粒的质量百分含量为30％。
制备方法：对超高分子量聚乙烯颗粒进行预放电处理，在管道现场将其与双酚A型环氧树脂均匀混合形成复合液体涂料，将所述复合液体涂料涂覆在管道内壁，使用胺类固化剂进行固化，形成的涂层不存在颗粒聚集问题。
该种涂层应用于地下管网管道污水、雨水管道的内壁，尤其是弯管、三通、连接处和直径变化等更容易受到冲击和磨损的管道处，可大幅度提升管道内壁的润滑性以及抗磨损、抗冲击、抗腐蚀的能力。
实施例2
一种管道内壁涂层，包含双酚A型环氧树脂、填充于双酚A型环氧树脂中的超高分子量聚乙烯颗粒以及胺类固化剂，超高分子量聚乙烯颗粒的质量百分含量为60％。
制备方法：对超高分子量聚乙烯颗粒进行等离子体预处理，然后将其烧结成片状，再将双酚A型环氧树脂浇筑到片状超高分子量聚乙烯中，使用胺类固化剂半固化成薄膜，将薄膜铺设在管道内壁，再使用胺类固化剂进行固化。该方法无需现场配置，可预先制备半固化好的薄膜，使用时直接将半固化好的薄膜用于易磨损处，也可避免颗粒聚集的问题。
该种涂层应用于地下管网管道污水、雨水管道的内壁，尤其是弯管、三通、连接处和直径变化等更容易受到冲击和磨损的管道处，可大幅度提升管道内壁的润滑性以及抗磨损、抗冲击、抗腐蚀的能力。
实施例3
一种管道内壁涂层，包含双酚A型环氧树脂、填充于双酚A型环氧树脂中的超高分子量聚乙烯纤维以及胺类固化剂，超高分子量聚乙烯纤维的质量百分含量为70％。
制备方法：将超高分子量聚乙烯纤维编织成纤维布，再将双酚A型环氧树脂浇筑到纤维布中，使用胺类固化剂进行半固化，根据管道的大小和形状裁剪后铺设在管道内壁，再使用胺类固化剂进行固化。
该种涂层应用于地下管网管道污水、雨水管道的内壁，尤其是弯管、三通、连接处和直径变化等更容易受到冲击和磨损的管道处，可大幅度提升管道内壁的润滑性以及抗磨损、抗冲击、抗腐蚀的能力。
实施例4
一种管道内壁涂层，包含酚醛树脂型环氧树脂、填充于酚醛树脂型环氧树脂中的超高分子量聚乙烯颗粒以及酚类固化剂，超高分子量聚乙烯颗粒的质量百分含量为50％。
制备方法：在管道现场将超高分子量聚乙烯颗粒与酚醛树脂型环氧树脂均匀混合形成复合液体涂料，将所述复合液体涂料涂覆在管道内壁，使用酚类固化剂进行固化，形成的涂层不存在颗粒聚集问题。
该种涂层应用于地下管网管道污水、雨水管道的内壁，尤其是弯管、三通、连接处和直径变化等更容易受到冲击和磨损的管道处，可大幅度提升管道内壁的润滑性以及抗磨损、抗冲击、抗腐蚀的能力。
实施例5
一种管道内壁涂层，包含聚氨酯、填充于聚氨酯中的超高分子量聚乙烯颗粒以及酸酐类固化剂，超高分子量聚乙烯颗粒的质量百分含量为60％。
制备方法：将超高分子量聚乙烯颗粒烧结成片状，再将聚氨酯浇筑到片状超高分子量聚乙烯中，使用酸酐类固化剂半固化成薄膜，将薄膜铺设在管道内壁，再使用酸酐类固化剂进行固化。该方法无需现场配置，可预先制备半固化好的薄膜，使用时直接将半固化好的薄膜用于易磨损处，也可避免颗粒聚集的问题。
该种涂层应用于地下管网管道污水、雨水管道的内壁，尤其是弯管、三通、连接处和直径变化等更容易受到冲击和磨损的管道处，可大幅度提升管道内壁的润滑性以及抗磨损、抗冲击、抗腐蚀的能力。
实施例6
一种管道内壁涂层，包含双酚F型环氧树脂、填充于双酚F型环氧树脂中的超高分子量聚乙烯纤维以及硫醇基固化剂，超高分子量聚乙烯颗粒的质量百分含量为45％。
制备方法：对超高分子量聚乙烯纤维进行酸化预处理，然后将其编织成纤维布，再将双酚F型环氧树脂浇筑到纤维布中，使用硫醇基固化剂进行半固化，根据管道的大小和形状裁剪后铺设在管道内壁，再使用硫醇基固化剂进行固化。
该种涂层应用于地下管网管道污水、雨水管道的内壁，尤其是弯管、三通、连接处和直径变化等更容易受到冲击和磨损的管道处，可大幅度提升管道内壁的润滑性以及抗磨损、抗冲击、抗腐蚀的能力。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。