本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种复合管道及其制备工艺。
背景技术：
充填采矿法是在矿产资源的地下开采过程中，随着矿石在采出，井下采空区用具有一定物理力学性能的材料进行及时充填，从而一方面对采空区周围的围岩提供支撑，另一方面为相邻矿体的开采提供条件的一类采矿方法。是矿山开采必不可少的主要生产环节之一。
目前在矿山充填中采用铸铁、双金属内衬、陶瓷内衬等材质的管道输送填充物料，填充物料包括：粉煤灰、尾砂、块石、高炉矿渣等的膏体，泵送至管道，输送到填充目的地。该类填料属于粉粒型物料的领域，由于粉粒型物料对管材的摩擦性较大，导致管材损耗严重，因此上述领域中一般还是采用金属管材输送，而金属管道内壁容易因摩擦、腐蚀等问题而使管道内表面变得粗糙，导致输送效率变低并逐步形成堵塞。一旦形成堵塞只能通过人工去垢或者更换管材，耗费人力物力，且降低了生产效率。
聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。
目前使用的管道材料有：
(1)自蔓延陶瓷复合管：该管道是将铁氧化物和铝粉混合的原料直接装入管道内，置于离心机上，通过离心作用，将物料均布在背衬的钢管内壁，通过高温燃烧反应，将熔融后的陶瓷内衬材料固化复合在背衬钢管内形成陶瓷-钢管双层复合材料。
(2)双金属复合耐磨管道：主要采用消失模、真空吸铸或离心铸造工艺，制作成外层为普通钢管，内层为高合金耐磨材料的复合管道，达到韧性与耐磨性的最佳配合，解决耐磨性与可焊性的矛盾。
(3)高分子钢衬复合管：高分子钢衬复合管是由无缝钢管与内衬高分子材料，通过化学粘结复合而成的钢-塑复合管道，具有优异的耐磨性、防腐蚀性及质量轻等特点，可以应用于钢管内衬的高分子材料主要有丁晴橡胶、超高分子量聚乙烯和浇注型聚氨酯。通过添加增强剂、耐磨剂和润滑剂等，提高内衬材料的加工性能及摩擦性能。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种高耐磨性、高流动性、高抗冲击性、抗腐蚀性、耐低温、轻质的复合管道及其制备工艺。
具体地，本发明的实施例提供一种复合管道，包括高分子内衬管和无缝钢管外管，所述高分子内衬管的原料配比的重量百分比为：预聚体70％～82％，固化剂10％～21％，润滑剂6.5％～7.5％以及增强剂2.0％～6.0％。
优选地，所述预聚体为工业级聚四氢呋喃二醇二异氰酸酯。
优选地，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)三聚体、甲苯二异氰酸酯(TDI)/三羟甲基丙烷(TMP)加成物或甲苯二异氰酸酯(TDI)/醇酸加成物。
优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
优选地，所述增强剂为碳纤维。
优选地，所述高分子内衬管的外径与所述无缝钢管外管的内径尺寸过盈1.5～3％。
本发明还提供一种复合管道的制备工艺，包括高分子内衬管的制备工艺及复合工艺。
优选地，所述高分子内衬管的制备工艺包括以下步骤：
(1)预处理：称取预聚体，放入62℃的油浴锅中，半小时预聚体融化后，开始搅拌抽真空到0.08Mpa以下，直到没有气泡产生为止；
(2)原料配置：加入混合好的填料碳纤维、聚乙烯蜡，搅拌，搅拌器温度为65℃，预聚体浑浊有气泡，开始抽真空。
优选地，所述复合工艺包括：
(1)预处理：固化剂事先放置在120℃的烘箱中融化，加入固化剂半小时前将固化剂温度提高到130℃，取出固化剂，手摇4min，加入到预聚体中，迅速搅拌30s，然后放气，抽真空，重复此过程1-2次后；
(2)复合：将步骤(1)预处理所得原料快速倒入事先在100℃预热的离心管道中；
(3)固化：所述固化分三个阶段，其中，在室温～100℃下，保温20min；在100℃～150℃下，保温40min；在150～200℃下，保温120min。
优选地，所述步骤(2)复合中的离心管道内层还涂覆有粘接胶。
优选地，所述粘接胶为罗门哈斯422。
本发明的实施例所提供的复合管道及其制备工艺，高分子内衬管道直接在无缝钢管外管管道内部直接复合并带胶粘接，实现了高分子内衬管与无缝钢管外管的无缝隙紧密复合，保证了内衬管的尺寸稳定性，当内衬管道被磨破之后，有效防止管内输送介质流入夹层，挤压内衬管道进入管道内部，造成输送线路的堵塞；另外，聚氨酯具有抗冲击性和吸收冲击性能，这种柔韧性为输送系统提供了安全可靠的保障。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的复合管道及其制备工艺及其具体实施方式、方法、步骤、特征及功效，详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所述实施例仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
实施例一
本发明实施例提供一种复合管道，该复合管道包括高分子内衬管和无缝钢管外管，所述高分子内衬管的原料配比的重量百分比为：工业级聚四氢呋喃二醇二异氰酸酯70％，甲苯二异氰酸酯(TDI)/三羟甲基丙烷(TMP)加成物21％，聚乙烯蜡7％以及碳纤维2.0％。
本发明实施例还提供一种复合管道的制备工艺，包括高分子内衬管的制备工艺及复合工艺。
在本实施例中，所述高分子内衬管的制备工艺包括以下步骤：
(1)预处理：称取预聚体，放入62℃的油浴锅中，半小时预聚体融化后，开始搅拌抽真空到0.08Mpa以下，直到没有气泡产生为止；
(2)预料配置：加入混合好的填料碳纤维、聚乙烯蜡，搅拌，搅拌器温度为65℃，预聚体浑浊有气泡，开始抽真空。
在本实施例中，所述复合工艺包括：
(1)预处理：固化剂事先放置在120℃的烘箱中融化，加入固化剂半小时前将固化剂温度提高到130℃，取出固化剂，手摇4min，加入到预聚体中，迅速搅拌30s，然后放气，抽真空，重复此过程1-2次后；
(2)复合：将步骤(1)预处理所得原料快速倒入事先在100℃预热的离心管道中，所述离心管道内层还涂覆有粘接胶罗门哈斯422；
(3)固化：固化分三个阶段，其中，在室温～100℃下，保温20min；在100℃～150℃下，保温40min；在150～200℃下，保温120min。
实施例二
本发明实施例提供一种复合管道，该复合管道包括高分子内衬管和无缝钢管外管，所述高分子内衬管的原料配比的重量百分比为：工业级聚四氢呋喃二醇二异氰酸酯80％，甲苯二异氰酸酯(TDI)/醇酸加成物10％，聚乙烯蜡7.5％以及碳纤维2.5％。在本实施例中，所述高分子内衬管的外径与所述无缝钢管外管的内径尺寸过盈1.5～3％。
本发明实施例提供一种复合管道的制备工艺，该制备工艺与实施例一的制备工艺类似。
实施例三
本发明实施例提供一种复合管道，该复合管道包括高分子内衬管和无缝钢管外管，所述高分子内衬管的原料配比的重量百分比为：工业级聚四氢呋喃二醇二异氰酸酯75％，甲苯二异氰酸酯(TDI)三聚体12.5％，聚乙烯蜡6.5％以及碳纤维6.0％。在本实施例中，所述高分子内衬管的外径与所述无缝钢管外管的内径尺寸过盈1.5～3％。
本发明实施例提供一种复合管道的制备工艺，该制备工艺与实施例二的制备工艺类似。
实施例四
本发明实施例提供一种复合管道，该复合管道包括高分子内衬管和无缝钢管外管，该无缝钢管外管采用Φ133mm×5mm×2000mm标准无缝管，该高分子内衬采用内衬聚氨酯的规格为Φ123mm×19mm×2000mm，低温温度范围为-110℃～-140℃，冷冻时间为1h。
某国内知名大型矿山企业将此复合管道安装在介质输入口以下500m处的水平巷道内，输送介质为水泥，散装P·O 32.5硅酸盐水泥，参考GB/T175-1999的规定；干粉煤灰，参考GB/T 1596-1991和JGJ63-1989的规定；棒磨砂，参考Q/YSJC-ZB01-2001的规定；天然砂，质量指标参照棒磨砂技术标准执行。制浆水质量符合JGJ63-1989的规定。
充填料配灰沙比例为1:4，其中天然砂添加量不超过棒磨砂用量的20％。干粉煤灰的添加量不超过水泥量的30％。
使用结果：经过6个月的22万立方体积的介质磨损，直管部位磨损很小，竖直向位底部弯管处有部分内衬被没穿。
由于本发明采用了高分子内衬管道直接在无缝钢管外管管道内部直接复合并带胶粘接，实现了高分子内衬管与无缝钢管外管的无缝隙紧密复合，保证了内衬管的尺寸稳定性，防止内衬管在无缝钢管外管管道中的滑动。最主要的效果是当内衬管道被磨破之后，有效防止管内输送介质流入夹层，挤压内衬管道进入管道内部，造成输送线路的堵塞。
另外，另外，聚氨酯具有抗冲击性和吸收冲击性能，这种柔韧性为输送系统提供了安全可靠的保障。
以上所述，仅是发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。