一种玻纤与热塑性塑料复合增强管道及其制备方法与流程

本申请涉及增强管道领域，具体涉及一种玻纤与热塑性塑料复合增强管道及其制备方法。

背景技术：

常规的热塑性管道主要由热塑性塑料制得，主要应用于各类气、油、水等物质的传输，其具有良好的化学稳定性，可以长时间稳定工作而不发生化学腐蚀，但在另一方面，热塑性塑料的力学性能较差，直接由热塑性塑料制得的管道整体强度不高，因此常规的热塑性管道一般需要经过增强处理才能投入到实用。

现有技术中有一种增强办法是将玻纤直接缠绕到热塑性塑料表层，表面处理后形成玻纤带，并在缠绕间隙中人工灌注专用胶，最后还要做缠膜处理，从而制得玻纤增强热塑性复合管道，然而该种方法设备投资大，工艺控制复杂，管道成本高且不易回收，玻纤带缠绕不容易平整，工艺控制复杂，因此该种办法的生产产量和生产效率较低，实用性和经济性较差。

技术实现要素：

为解决上述问题，本申请提供了一种玻纤与热塑性塑料复合增强管道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将熔融第一热塑性塑料浸渍到玻纤表面制得预处理玻纤；

2)使用挤出机将热熔胶挤涂到热塑性管芯表面；

3)在预处理玻纤表面的热塑性塑料和热熔胶处于熔融状态下，将玻纤缠绕到热塑性管芯上制得增强层；

4)冷却成型。

可选的，步骤1)中，所述预处理玻纤包括100份玻纤和25～65份第一热塑性塑料。

可选的，步骤1)中，所述玻纤为无碱玻纤，每千米克重为600～4800tex，单纤维直径为10～24μm；所述第一热塑性塑料为改性聚乙烯或改性聚丙烯，所述改性聚乙烯或改性聚丙烯的原料按重量份数计包括100份hdpe或pp、20份pa6、30份ptv和10份edpm。

可选的，步骤1)中，将第一热塑性塑料经挤出机挤出到浸胶装置中，所述浸胶装置温度为200～300℃，将玻纤分散为若干玻纤束通过浸胶装置并收卷制得预处理玻纤。

可选的，使用张力棒分散玻纤得到若干玻纤束，所述张力棒直径为15～30mm，所述玻纤束与张力棒的包角为15～60°，单根玻纤束的浸渍时间为15～30秒。

可选的，玻纤收卷时，使用收线机将若干玻纤束收卷为直径为1～3mm的预处理玻纤，收线机的牵引速度为13～20m/分钟。

可选的，步骤3)中，使用转盘缠绕机将预处理玻纤缠绕到热塑性管芯表面，单次缠绕预处理玻纤的厚度为0.5～3mm，在缠绕前，所述预处理玻纤和热塑性管芯通过加热装置，所述加热装置的加热温度为80～150℃。

可选的，步骤2)中，所述热塑性管芯厚度为2～50mm，所述热熔胶挤涂到热塑性管芯的厚度为0.5～1mm；步骤3)中，所述增强层厚度为1～20mm。

可选的，步骤4)或步骤3)后设置补充工艺，所述补充工艺为，使用挤出机将第二热塑性塑料挤涂到预处理玻纤缠绕的热塑性管芯表面制得保护层，所述保护层厚度为2～50mm。

本申请还提供了一种玻纤与热塑性塑料复合增强管道，其特征在于，采用上述任一技术特征的制备方法制得。

本申请所述制备方法将玻纤预先通过熔融状态的热塑性塑料，使热塑性塑料浸渍到玻纤表面，并通过玻纤分束浸渍提升整体浸渍效果，通过该方式制得预处理玻纤，所述预处理玻纤具备良好的力学性能和加工性能，在预处理玻纤表面的热塑性塑料和热塑性管芯表面的热熔胶处于熔融状态时，将预处理玻纤缠绕到热塑性管芯表面，可以形成紧密无缝，无需填胶和缠膜处理的增强层，不仅可以起到增强管道力学性能的效果，而且其工艺较为简单、加工设备较为便宜，成本较低，效率和产量较高，另外整体采用热塑性塑料使其便于回收，因此，本申请所述的复合增强管道制备方法具备良好的实用性和经济性。

附图说明

图1为玻纤缠绕管芯的工艺装置简图；

图2为图1中a处的放大图；

图3为所得热塑性复合增强管道结构图。

标号说明：

1-热塑性管芯、2-增强层、3-保护层、4-转盘缠绕机、5-加热装置，箭头b-管芯前进方向、箭头c-转盘缠绕机旋转方向。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

本申请提供了一种玻纤与热塑性塑料复合增强管道的制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤：

1)将熔融第一热塑性塑料浸渍到玻纤表面制得预处理玻纤；

2)使用挤出机将热熔胶挤涂到热塑性管芯表面；

3)在预处理玻纤表面的热塑性塑料和热熔胶处于熔融状态下，将玻纤缠绕到热塑性管芯上制得增强层；

4)冷却成型制得玻纤与热塑性塑料复合增强管道。

其中，步骤1)中，所得预处理玻纤包括100份玻纤和25～65份第一热塑性塑料，因此预处理玻纤具备玻纤良好的力学性能和柔顺性，同时又具备热塑性塑料良好的加工性能和耐磨性能，为之后的工艺步骤和成品性能奠定了基础。所述玻纤为常见的玻纤类型，优选采用每千米克重为600～4800tex，单纤维直径为10～24μm的无碱玻纤，所述第一热塑性塑料为常见聚丙烯、聚乙烯等热塑性塑料及其改性聚合物和/或混合物，为进一步提升预处理玻纤的实际应用效果和性能，作为优选的，所述第一热塑性塑料为改性聚丙烯或改性聚乙烯，其中所述改性聚乙烯或改性聚丙烯的原料按重量份数计包括100份hdpe或pp、20份pa6、30份ptv和10份edpm，其可以通过预先挤出造粒制得，也可以直接物理混合使用。

步骤1)所述的浸渍办法为工业上常见的浸浆或浸胶办法，需要注意的是，为保证第一热塑性塑料处于熔融状态，并避免高温降解或氧化，作为优选的，浸渍办法为：将第一热塑性塑料经挤出机挤出到常规浸胶装置中，所述浸胶装置温度为200～300℃，将玻纤分散为若干玻纤束通过浸胶装置并收卷制得预处理玻纤。需要注意的是，玻纤的分散分束方法和收卷方法可采用张力辊和收线机等常规设备进行实施，此处不再赘述，本领域技术人员应当知晓。

在步骤3)中，所述缠绕方法使用的缠绕装置可以是工业上常见的管道缠绕机、转盘缠绕机或其他类似设置，在缠绕前，需要使用加热装置使预处理玻纤表面的第一热塑性塑料和热塑性管芯的热熔胶处于熔融状态，因此，所述加热装置的加热温度为80～150℃。作为优选的，缠绕预处理玻纤的工艺直接设置到热塑性管芯涂覆热熔胶之后，通过该设置，可以降低加热装置熔融热熔胶的能量消耗。另外，作为优选的，所述缠绕装置可以设置多台，并使热塑性管芯依次穿过，直接一次通过即可完成整个热塑性管芯的缠绕，进而提高生产效率。

为保证管道的整体强度和整体使用效果，步骤2)中，作为优选的，所述热塑性管芯厚度为2～50mm，所述热熔胶挤涂到热塑性管芯的厚度为0.5～1mm；步骤3)中，所述增强层厚度为1～20mm。需要注意的是，所述热塑性管芯的厚度和增强层的厚度在符合有关规定的情况下应当以实际应用为准。

另外，为提高实际应用价值，作为优选的，所述步骤4)或步骤3)后设置补充工艺，所述补充工艺为，使用挤出机将第二热塑性塑料挤涂到预处理玻纤缠绕的热塑性管芯表面制得保护层，所述保护层厚度以实际应用为准，优选保护层厚度为2～50mm。所述第二热塑性塑料根据实际应用场景可采用聚丙烯、聚乙烯、尼龙等常见的热塑性塑料及其改性聚合物和/或混合物。

本申请还提供了一种玻纤与热塑性塑料复合增强管道，所述复合增强管道采用以上所述制备方法制得。

本申请所述制备方法将玻纤预先通过熔融状态的热塑性塑料，使热塑性塑料浸渍到玻纤表面，并通过玻纤分束浸渍提升整体浸渍效果，通过该方式制得预处理玻纤，所述预处理玻纤具备良好的力学性能和加工性能，在预处理玻纤表面的热塑性塑料和热塑性管芯表面的热熔胶处于熔融状态时，将预处理玻纤缠绕到热塑性管芯表面，可以形成紧密无缝，无需填胶和缠膜处理的增强层，不仅可以起到增强管道力学性能的效果，而且其工艺较为简单、加工设备较为便宜，成本较低，效率和产量较高，另外整体采用热塑性塑料使得其便于回收，因此，该复合增强管道制备方法具备良好的实用性和经济性。

下面结合具体实施例和附图说明本申请所述制备方法几种具体的实施方法。

实施例1

如图1～3所示，本实施例所述玻纤与热塑性塑料复合增强管道的制备方法，包括以下步骤：

首先将第一热塑性塑料浸渍到无碱玻纤表面制得预处理玻纤。具体的，所述无碱玻纤每千米克重为600～1200tex，单纤维直径为10μm，所述第一热塑性塑料为改性聚乙烯混合物，所述改性聚乙烯混合物按重量份数计包括100份hdpe、20份pa6、30份ptv和10份edpm，其采用物理共混的方式制备。所述改性聚乙烯经螺杆挤出机挤出到浸胶装置中，所述浸胶装置为浸胶槽，浸胶槽的温度为200～300℃。其中，具体浸渍过程为：使用3个直径为15mm的张力棒分散玻纤，所述玻纤与张力棒的包角为15°，玻纤另一端连接有收线机，收线机的牵引速度为13m/分钟，在收线机的牵引下，分散的玻纤束进入到浸胶槽中，玻纤束在浸胶槽胶液的浸渍时间为15～30秒；

使用挤出机将熔融状态的热熔胶挤涂到热塑性管芯1表面，所述热塑性管芯厚度为2mm，热熔胶挤涂到热塑性管芯1的厚度为0.5mm，涂覆有热熔胶的热塑性管芯1经风冷后直接进入到转盘缠绕机4中；

将已浸渍好的预处理玻纤分盘，均匀设置到转盘缠绕机4的圆环上，涂覆有热熔胶的热塑性管芯1从转盘缠绕机4中轴处穿过，并经加热装置5加热，所述预处理玻纤也通过该加热装置5，并在通过加热装置5后缠绕到热塑性管芯1表面，所述加热装置5的加热温度为80～150℃，在该温度下，热熔胶和预处理玻纤表面浸渍上的第一热塑性塑料处于流动或熔融状态。转盘缠绕机4的旋转速度和热塑性管芯1的行进速度以实际生产为定，本实施例中，转盘缠绕机4单次缠绕预处理玻纤的厚度为0.5mm，同时设置有两个转盘缠绕机4和对应加热装置5，并且其缠绕方向为相反的，最终预处理玻纤形成的增强层2为1mm。

使用挤出机将第二热塑性塑料挤涂到预处理玻纤缠绕的热塑性管芯表面制得保护层3，所述保护层3厚度为2mm，所述第二热塑性塑料为聚乙烯。

冷却成型制得本实施例所述玻纤与热塑性塑料复合增强管道。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例中，所述无碱玻纤每千米克重为1200～3600tex，单纤维直径为13μm，其余的皆与实施例1为相同设置。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例中，所述无碱玻纤每千米克重为3600～4800tex，单纤维直径为20μm，其余的皆与实施例1为相同设置

实施例4

与实施例1不同的是，本实施例中，所述第一热塑性塑料为改性聚丙烯混合物，所述改性聚乙烯混合物按重量份数计包括100份pp、20份pa6、30份ptv和10份edpm。

实施例5

与实施例1不同的是，本实施例中，使用5个直径为30mm的张力棒分散玻纤，所述玻纤与张力棒的包角为60°，玻纤另一端连接有收线机，收线机的牵引速度为20m/分钟。

实施例6

与实施例1不同的是，本实施例中，热塑性管芯1的厚度为50mm，热熔胶挤涂到热塑性管芯1的厚度为1mm。

实施例7

与实施例1不同的是，本实施例中，转盘缠绕机4单次缠绕预处理玻纤的厚度为3mm，同时设置有四个转盘缠绕机4和对应加热装置5，最终预处理玻纤形成的增强层2为12mm。

实施例8

与实施例1不同的是，本实施例中，转盘缠绕机4单次缠绕预处理玻纤的厚度为2.5mm，同时设置有八个转盘缠绕机4和对应加热装置5，最终预处理玻纤形成的增强层2为20mm。

其中，实施例1～5所得的预处理玻纤为不同的，针对实施例1～5所得预处理玻纤的组成和性能测的结果如下表所示，其中玻纤通过每千米克重的变化值测得：

针对实施1～8所得的包覆有增强层2的热塑性管芯1，经观察，预处理玻纤覆盖的热塑性管芯1表面平整无缝隙，预处理玻纤分布均匀且表面无浮纤现象。

综上，通过本申请所述制备方法制得的复合增强管道具备良好的强度和加工性能，并且生产工艺简单，设备成本低，生产效率高，具备良好的经济性和实用性。

本申请说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统及终端实施例而言，由于其中的方法基本相似于方法的实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。