專利名稱：一種frp材料復(fù)合不銹鋼管及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于醫(yī)療器械、生活飲用水、化學(xué)排液等多領(lǐng)域的FRP材料復(fù)合不銹鋼管及其制備工藝。
背景技術(shù)：
不銹鋼管安全可靠、衛(wèi)生環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用，使其具有其它管材不可替代的優(yōu)點(diǎn)，工程中的應(yīng)用會(huì)越來越普及。隨著我國改革開放政策的實(shí)施，國民經(jīng)濟(jì)獲得快速增長，城鎮(zhèn)住宅、公共建筑和旅游設(shè)施大量興建，對熱水供應(yīng)和生活用水供給提出了新的要求。特別是水質(zhì)問題，人們越來越重視，要求也不斷提高。鍍鋅鋼管這一常用管材因其易腐蝕性，將逐漸退出歷史舞臺；塑料管、復(fù)合管及銅管成了管道系統(tǒng)的常用管材。但在許多情況下，不銹鋼管更具有優(yōu)越性，薄壁不銹鋼管在優(yōu)質(zhì)飲用水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)及將其它給水要求高的系統(tǒng)，具有安全可靠、衛(wèi)生環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用等特點(diǎn)。薄壁不銹鋼管已被國內(nèi)外工程實(shí)踐證明是給水系統(tǒng)綜合性能最好的、新型、節(jié)能和環(huán)保型的管材之一，也是一種很有競爭力的給水管材，必將對改善水質(zhì)、提高人們生活水平發(fā)揮無可比擬的作用。不銹鋼管經(jīng)久耐用，但其成本較高，有關(guān)方面都在從減小壁厚、降低價(jià)格方面著手研究，以利于進(jìn)一步推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的不銹鋼管厚度大而成本較高的技術(shù)問題，本發(fā)明主要采取以下技術(shù)方案。本發(fā)明提供一種FRP材料復(fù)合不銹鋼管，包括不銹鋼管、緊固在所述不銹鋼管外表面的FRP材料。優(yōu)先地，所述FRP材料為單向纖維材料。優(yōu)先地，所述FRP材料還包括多向纖維編織材料，所述多向纖維編織材料位于所述不銹鋼管與所述單向纖維材料之間。優(yōu)先地，所述多向纖維編織材料為纖維織物或纏繞形成的雙向纖維結(jié)構(gòu)層。優(yōu)先地，所述不銹鋼管的厚度為0. 5mm。優(yōu)先地，所述不銹鋼管的厚度為0. 2mm。優(yōu)先地，所述FRP材料的厚度為2 3mm ;所述單向纖維材料包括增強(qiáng)纖維和樹脂。優(yōu)先地，所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芒麻纖維、亞麻纖維、黃麻纖維中的任意一種。優(yōu)先地，所述樹脂為熱固性樹脂中的不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基脂樹脂中的任
意一種。本發(fā)明還提供一種FRP材料復(fù)合不銹鋼管的制備工藝，包括送紗、浸膠、纖維集束、不銹鋼管置入、預(yù)成型、牽引、固化成型、切割工序。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是在保證FRP材料復(fù)合不銹鋼管各項(xiàng)性能指標(biāo)的情況下，有效降低不銹鋼管的壁厚，降低材料成本和材料重量；并且采用FRP材料符合綠色環(huán)保，資源節(jié)約型社會(huì)發(fā)展需求。


圖I是本發(fā)明FRP材料為單向纖維材料的FRP材料復(fù)合不銹鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的左視圖；圖3是本發(fā)明FRP材料為單向纖維材料和多向纖維編織材料的FRP材料復(fù)合不銹鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的左視圖；圖5是本發(fā)明一種FRP材料復(fù)合不銹鋼管的制備工藝示意圖。圖I至圖5中纖維紗架1，穿紗板2，樹脂槽3，集束器4，預(yù)成型裝置5，成型模具和纏繞機(jī)頭6，加熱固化裝置7，牽引裝置8，切割裝置9，單向纖維材料10，多向纖維編織材料11，不銹鋼管20。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的闡述。FRP 是 Fiber Reinforced polymer (纖維增強(qiáng)材料)的簡稱。如圖I至圖4所示，本發(fā)明提供一種FRP材料復(fù)合不銹鋼管，包括不銹鋼管20、緊固在所述不銹鋼管20外表面的FRP材料。在保證FRP材料復(fù)合不銹鋼管各項(xiàng)性能指標(biāo)的情況下，有效降低不銹鋼管20的壁厚，降低材料成本和材料重量；并且采用FRP材料符合綠色環(huán)保，資源節(jié)約型社會(huì)發(fā)展需求。本發(fā)明生產(chǎn)的FRP材料復(fù)合不銹鋼管，F(xiàn)RP材料為光滑狀使管材之間可通過插入法連接，很好地解決了管材應(yīng)用的局限性。FRP材料復(fù)合不銹鋼管是通過將增強(qiáng)纖維和樹脂混合物經(jīng)過集束器4拉擠在不銹鋼外表面預(yù)成型為圓柱形FRP材料，不銹鋼管20置于該FRP材料正中間。如圖I和圖2所示，所述FRP材料可以只是單向纖維材料10。也可以如圖3和圖4所示，所述FRP材料包括單向纖維材料10和多向纖維編織材料11，所述多向纖維編織材料11位于所述不銹鋼管與所述單向纖維材料10之間。所述多向纖維編織材料11為纖維織物或纏繞形成的雙向纖維結(jié)構(gòu)層。本發(fā)明所述的單向纖維材料10和多向纖維編織材料11為宏觀形狀的定義，單向纖維材料10指宏觀形狀表征為同一個(gè)方向的材料；多向纖維編織材料11指宏觀形狀表征為至少兩個(gè)方向以上的纖維編織的材料。單向纖維材料10和多向纖維編織材料11兩者在微觀上來說都是單向纖維構(gòu)成的。其中單向纖維材料10為FRP材料復(fù)合不銹鋼管提供徑向強(qiáng)度，多向纖維編織材料11保證FRP材料復(fù)合不銹鋼管的環(huán)向力學(xué)性能。所述不銹鋼管20厚度> 0. 2mm,可以選擇所述不銹鋼管20的厚度為0. 5mm,優(yōu)選地不銹鋼管20的厚度為0. 2mm ;所述FRP材料的厚度> Imm,優(yōu)選地所述FRP材料的厚度為2 3mm。本發(fā)明采用0. 2mm厚的不銹鋼管20作為內(nèi)壁支撐，不銹鋼管20保證其耐腐蝕性，耐內(nèi)壓等性能按產(chǎn)品規(guī)格要求而改變外包FRP材料的用量、厚度或材質(zhì)，可有效保證管材的耐腐蝕性和各項(xiàng)力學(xué)性能要求的條件下，降低材料成本和材料重量，為產(chǎn)品使用提供了成本優(yōu)勢和重量優(yōu)勢。所述單向纖維材料10包括增強(qiáng)纖維和樹脂。增強(qiáng)纖維的重量百分含量為75%，樹脂的重量百分含量為25%。所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、玄武巖纖維、碳纖維、苧麻纖維、亞麻纖維、黃麻纖維中的任意一種。所述樹脂為熱固性樹脂中的不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基脂樹脂中的任意一種。本發(fā)明以FRP材料只是單向纖維材料10為例子，其中玻璃纖維為增強(qiáng)纖維，以乙烯基脂樹脂為基體樹脂，通過拉擠熱固化成型工藝制備而得FRP材料復(fù)合不銹鋼管。其中，乙烯基脂樹脂膠液是由乙烯基脂樹脂、偶聯(lián)劑、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、苯乙烯、填料與色漿混合而成；其中，取重量份數(shù)為100份的乙烯基脂樹脂，在加入其它各組分的重量份數(shù)為偶聯(lián)劑0. 5-3. 0份，過氧化苯甲酰0. 2-1. 0份，過氧化苯甲酸叔丁酯0. 8-1. 8份，苯乙烯2-10份，填料3-10份與色漿0. 5-1. 5份。FRP材料復(fù)合不銹鋼管主要制備成型工藝可分為以下幾個(gè)制備工序送紗一浸膠一纖維集束一不銹鋼管置入一預(yù)成型一牽引一固化成型一切割本發(fā)明FRP材料復(fù)合不銹鋼管的制備工藝采用傳統(tǒng)拉擠熱固化成型工藝，設(shè)備改造要求不大，可在現(xiàn)行的拉擠纏繞設(shè)備上進(jìn)行生產(chǎn)，應(yīng)用前景廣泛。下面結(jié)合附圖5具體描述本發(fā)明的成型制備工藝(I)所述的玻璃纖維置于纖維紗架I上，引出后經(jīng)穿紗板2的若干個(gè)穿紗孔分股牽弓I，在牽引力的作用下，進(jìn)入樹脂槽3進(jìn)行浸膠，膠液為上述乙烯基脂樹脂膠液；(2)浸膠后的玻璃纖維在牽引力的作用下依次通過集束器4和預(yù)成型裝置5擠出纖維上富余的樹脂膠液，同時(shí)不銹鋼管20置入到玻璃纖維的正中間，不銹鋼管20隨浸膠后的玻璃纖維一起由牽引機(jī)往前牽引，在預(yù)成型裝置5的擠壓模具的作用下，玻璃纖維和樹脂的混合物在不銹鋼管20外表面編織并初步成型為圓柱形的FRP材料形狀；(3)預(yù)成型的圓柱形FRP材料再經(jīng)過成型模具和纏繞機(jī)頭6，進(jìn)一步擠出富余的樹脂膠液；(4)經(jīng)過上述步驟的FRP材料復(fù)合不銹鋼管在牽引力的作用下，進(jìn)入加熱固化裝置7，成型模具和纏繞機(jī)頭6和加熱固化裝置7設(shè)置有加熱板，F(xiàn)RP材料在設(shè)定好的溫度下受熱產(chǎn)生固化反應(yīng)，最終得到表面形態(tài)為光滑狀的FRP材料復(fù)合不銹鋼管。(5)最后FRP材料復(fù)合不銹鋼管經(jīng)牽引裝置8牽引至切割裝置9切割成符合要求的FRP復(fù)合不銹鋼管成品。本發(fā)明另一實(shí)施例以FRP材料包括單向纖維材料10和多向纖維編織材料11時(shí)為例子，其中玻璃纖維為增強(qiáng)纖維，以乙烯基脂樹脂為基體樹脂，多向纖維編織材料11采用經(jīng)纏繞形成的雙向纖維結(jié)構(gòu)層，通過拉擠熱固化成型工藝制備而得FRP材料復(fù)合不銹鋼管。制備工藝基本與前一制備工藝相同，只是在第(2)步驟不銹鋼管20置入到玻璃纖維的正中間時(shí)，此時(shí)的不銹鋼管20外表面纏有雙向纖維結(jié)構(gòu)層，即不銹鋼管20都是纏好多向纖維編織材料11才進(jìn)入第(2)步驟。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種FRP材料復(fù)合不銹鋼管，其特征在于包括不銹鋼管、緊固在所述不銹鋼管外表面的FRP材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FRP材料復(fù)合不銹鋼管，其特征在于所述FRP材料為單向纖維材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的FRP材料復(fù)合不銹鋼管，其特征在于所述FRP材料還包括多向纖維編織材料，所述多向纖維編織材料位于所述不銹鋼管與所述單向纖維材料之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的FRP材料復(fù)合不銹鋼管，其特征在于所述多向纖維編織材料為纖維織物或纏繞形成的雙向纖維結(jié)構(gòu)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FRP材料復(fù)合不銹鋼管，其特征在于所述不銹鋼管的厚度為 0. 5mmo
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FRP材料復(fù)合不銹鋼管，其特征在于所述不銹鋼管的厚度為0. 2臟。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的FRP材料復(fù)合不銹鋼管，其特征在于所述FRP材料的厚度為2 3mm ;所述單向纖維材料包括增強(qiáng)纖維和樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的FRP材料復(fù)合不銹鋼管，其特征在于所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、玄武巖纖維、碳纖維、苧麻纖維、亞麻纖維、黃麻纖維中的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的FRP材料復(fù)合不銹鋼管，其特征在于所述樹脂為熱固性樹脂中的不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基脂樹脂中的任意一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的FRP材料復(fù)合不銹鋼管的制備工藝，其特征在于包括送紗、浸膠、纖維集束、不銹鋼管置入、預(yù)成型、牽引、固化成型、切割工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種FRP材料復(fù)合不銹鋼管及其制備工藝。一種FRP材料復(fù)合不銹鋼管包括不銹鋼管、緊固在所述不銹鋼管外表面的FRP材料。本發(fā)明在保證FRP材料復(fù)合不銹鋼管各項(xiàng)性能指標(biāo)的情況下，有效降低不銹鋼管的壁厚，降低材料成本和材料重量；并且采用FRP材料符合綠色環(huán)保，資源節(jié)約型社會(huì)發(fā)展需求。
文檔編號F16L9/14GK102979964SQ201110262960
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者張 杰, 吳輝生, 何唯平 申請人:上海啟鵬工程材料科技有限公司, 深圳海川新材料科技有限公司, 深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司, 深圳海川工程科技有限公司