一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管的生产工艺的制作方法

1.本发明属于煤矿井下用管材生产方法技术领域，具体为一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管的生产工艺。


背景技术：

2.原有衬塑复合钢管的生产工艺是把拉入塑管的钢管用密封夹具将两端管头密封，并充压缩空气，加热到热熔胶熔化并保持管内压力，最后冷却固化而成。管材是煤矿井下开采时必须的材料，但是现有的管材分为涂塑管和聚氯乙烯管，涂塑管使用过程中容易出现涂层脱落，进而堵塞管道；聚乙烯管存在井下使用时不耐高温的缺点。


技术实现要素：

3.为了克服上述的技术问题，本发明提供一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管的生产工艺。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管的生产工艺，包括如下步骤：第一步、将无缝钢管的内外表面清理干净，之后在无缝钢管的两端分别焊接法兰；第二步、将耐高温管材通过滚轮缩径机缩径后进入无缝钢管成为复合钢管，其中复合钢管中耐高温管材的两端比无缝钢管的两端各长5
‑
8cm；第三步、将复合钢管静置24h，之后向耐高温管材和无缝钢管的中间填充保温材料，填充后密封两端密封，修饰耐高温管材两端，之后向无缝钢管外表面涂覆环氧树脂涂料，制得环氧树脂涂层的高保温复合钢管。
5.进一步地，所述保温材料为保温棉或聚氨酯发泡材料中的任意一种。
6.进一步地，第三步中环氧树脂涂料层的厚度为1
‑
2.5mm。
7.进一步地，所述耐高温管材包括如下步骤制成：步骤s1、将聚氯乙烯加热至50
‑
75℃，通入氮气排出空气，保温15min后升温至100
‑
110℃，继续通入氮气直至聚氯乙烯流化，紫外照射并通入氯气，控制通入氮气和氯气的流速比为3∶1，反应4h，反应结束后收集产物，用去离子水浸泡30min，抽滤、干燥，制得处理后的聚氯乙烯；步骤s2、将制得的处理后的聚氯乙烯加入三口烧瓶中，加入质量分数15%氢氧化钠水溶液，45
‑
50℃水浴加热并磁力搅拌2h，收集产物，将产物用去离子水洗涤至中性，干燥，制得产物a；步骤s3、将制得产物a加入环己酮中，匀速搅拌直至完全溶解，加入顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰，65
‑
85℃水浴加热并磁力搅拌4h，反应结束后用无水乙醇析出，抽滤、洗涤、烘干，制得产物b；步骤s4、将产物b、硬脂酸锌、碳酸钙和石蜡按照100∶5∶30
‑
50∶0.5
‑
1的重量比混合均匀，在150
‑
180℃下挤出成型，制得耐高温管材。
8.步骤s1中将聚氯乙烯在紫外光的照射下通入氯气，紫外光引发发生自由基反应，制备出处理后的聚氯乙烯，该处理后的聚氯乙烯实际为氯化聚氯乙烯；步骤s2中将制得的氯化聚氯乙烯加入氢氧化钠水溶液中，氯化聚氯乙烯脱去氯化氢进而在主链上形成双键，生成产物a，之后将产物a加入环己酮中溶解，加入顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酰作为引发剂，将顺丁烯二酸酐接枝在产物a上，制成产物b，之后将产物b等原料混合挤出成型，制得耐高温管材，产物a分子结构中具有大量的氯原子，能够提高耐热温度，但是由于其特殊的结构，导致其热稳定性能较差，所以本发明通过顺丁烯二酸酐进行接枝改性，制备出产物b，产物b分子中含有刚性链结构以及强极性官能团，进而提高大分子链的内旋转阻力，增加大分子间的作用力，进而提高了大分子主链在加热过程中断裂所需的能量，进而提高其热稳定性能。
9.进一步地，步骤s2中控制聚氯乙烯和氢氧化钠水溶液的重量比为1∶5
‑
10，步骤s3中控制产物a、顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰的重量比为10∶1
‑
2∶0.1
‑
0.3。
10.本发明的有益效果：本发明一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管包括耐高温管材、无缝钢管、保温材料和环氧树脂涂料层，耐高温管材在制备过程中步骤s1中将聚氯乙烯在紫外光的照射下通入氯气，紫外光引发发生自由基反应，制备出处理后的聚氯乙烯，该处理后的聚氯乙烯实际为氯化聚氯乙烯；步骤s2中将制得的氯化聚氯乙烯加入氢氧化钠水溶液中，氯化聚氯乙烯脱去氯化氢进而在主链上形成双键，生成产物a，之后将产物a加入环己酮中溶解，加入顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酰作为引发剂，将顺丁烯二酸酐接枝在产物a上，制成产物b，之后将产物b等原料混合挤出成型，制得耐高温管材，产物a分子结构中具有大量的氯原子，能够提高耐热温度，但是由于其特殊的结构，导致其热稳定性能较差，所以本发明通过顺丁烯二酸酐进行接枝改性，制备出产物b，产物b分子中含有刚性链结构以及强极性官能团，进而提高大分子链的内旋转阻力，增加大分子间的作用力，进而提高了大分子主链在加热过程中断裂所需的能量，进而提高其热稳定性能，进而能够满足井下作业的需求。
附图说明
11.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
12.图1为本发明一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管剖面图；图中：1、耐高温管材；2、无缝钢管；3、保温材料；4、环氧树脂涂料层。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
14.实施例1如图1所示，一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管的生产工艺，包括如下步骤：第一步、将无缝钢管2的内外表面清理干净，之后在无缝钢管2的两端分别焊接法兰；
第二步、将耐高温管材1通过滚轮缩径机缩径后进入无缝钢管2成为复合钢管，其中复合钢管中耐高温管材1的两端比无缝钢管2的两端各长5
‑
8cm；第三步、将复合钢管静置24h，之后向耐高温管材1和无缝钢管2的中间填充保温材料3，填充后密封两端密封，修饰耐高温管材1两端，之后向无缝钢管外表面涂覆环氧树脂涂料，环氧树脂涂料层4的厚度为1mm，制得环氧树脂涂层的高保温复合钢管。
15.保温材料为保温棉。
16.耐高温管材包括如下步骤制成：步骤s1、将聚氯乙烯加热至50℃，通入氮气排出空气，保温15min后升温至100℃，继续通入氮气直至聚氯乙烯流化，紫外照射并通入氯气，控制通入氮气和氯气的流速比为3∶1，反应4h，反应结束后收集产物，用去离子水浸泡30min，抽滤、干燥，制得处理后的聚氯乙烯；步骤s2、将制得的处理后的聚氯乙烯加入三口烧瓶中，加入质量分数15%氢氧化钠水溶液，45℃水浴加热并磁力搅拌2h，收集产物，将产物用去离子水洗涤至中性，干燥，制得产物a，控制聚氯乙烯和氢氧化钠水溶液的重量比为1∶5；步骤s3、将制得产物a加入环己酮中，匀速搅拌直至完全溶解，加入顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰，65℃水浴加热并磁力搅拌4h，反应结束后用无水乙醇析出，抽滤、洗涤、烘干，制得产物b，控制产物a、顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰的重量比为10∶1∶0.1；步骤s4、将产物b、硬脂酸锌、碳酸钙和石蜡按照100∶5∶30∶0.5的重量比混合均匀，在150℃下挤出成型，制得耐高温管材。
17.实施例2如图1所示，一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管的生产工艺，包括如下步骤：第一步、将无缝钢管2的内外表面清理干净，之后在无缝钢管2的两端分别焊接法兰；第二步、将耐高温管材1通过滚轮缩径机缩径后进入无缝钢管2成为复合钢管，其中复合钢管中耐高温管材1的两端比无缝钢管2的两端各长6cm；第三步、将复合钢管静置24h，之后向耐高温管材1和无缝钢管2的中间填充保温材料3，填充后密封两端密封，修饰耐高温管材1两端，之后向无缝钢管外表面涂覆环氧树脂涂料，环氧树脂涂料层4的厚度为1.5mm，制得环氧树脂涂层的高保温复合钢管。
18.保温材料为保温棉。
19.耐高温管材包括如下步骤制成：步骤s1、将聚氯乙烯加热至65℃，通入氮气排出空气，保温15min后升温至100℃，继续通入氮气直至聚氯乙烯流化，紫外照射并通入氯气，控制通入氮气和氯气的流速比为3∶1，反应4h，反应结束后收集产物，用去离子水浸泡30min，抽滤、干燥，制得处理后的聚氯乙烯；步骤s2、将制得的处理后的聚氯乙烯加入三口烧瓶中，加入质量分数15%氢氧化钠水溶液，45℃水浴加热并磁力搅拌2h，收集产物，将产物用去离子水洗涤至中性，干燥，制得产物a，控制聚氯乙烯和氢氧化钠水溶液的重量比为1∶8；步骤s3、将制得产物a加入环己酮中，匀速搅拌直至完全溶解，加入顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰，65℃水浴加热并磁力搅拌4h，反应结束后用无水乙醇析出，抽滤、洗涤、烘
干，制得产物b，控制产物a、顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰的重量比为10∶1∶0.2；步骤s4、将产物b、硬脂酸锌、碳酸钙和石蜡按照100∶5∶35∶0.5的重量比混合均匀，在150℃下挤出成型，制得耐高温管材。
20.实施例3如图1所示，一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管的生产工艺，包括如下步骤：第一步、将无缝钢管2的内外表面清理干净，之后在无缝钢管2的两端分别焊接法兰；第二步、将耐高温管材1通过滚轮缩径机缩径后进入无缝钢管2成为复合钢管，其中复合钢管中耐高温管材1的两端比无缝钢管2的两端各长8cm；第三步、将复合钢管静置24h，之后向耐高温管材1和无缝钢管2的中间填充保温材料3，填充后密封两端密封，修饰耐高温管材1两端，之后向无缝钢管外表面涂覆环氧树脂涂料，环氧树脂涂料层4的厚度为2mm，制得环氧树脂涂层的高保温复合钢管。
21.保温材料为保温棉。
22.耐高温管材包括如下步骤制成：步骤s1、将聚氯乙烯加热至70℃，通入氮气排出空气，保温15min后升温至110℃，继续通入氮气直至聚氯乙烯流化，紫外照射并通入氯气，控制通入氮气和氯气的流速比为3∶1，反应4h，反应结束后收集产物，用去离子水浸泡30min，抽滤、干燥，制得处理后的聚氯乙烯；步骤s2、将制得的处理后的聚氯乙烯加入三口烧瓶中，加入质量分数15%氢氧化钠水溶液，50℃水浴加热并磁力搅拌2h，收集产物，将产物用去离子水洗涤至中性，干燥，制得产物a，控制聚氯乙烯和氢氧化钠水溶液的重量比为1∶8；步骤s3、将制得产物a加入环己酮中，匀速搅拌直至完全溶解，加入顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰，80℃水浴加热并磁力搅拌4h，反应结束后用无水乙醇析出，抽滤、洗涤、烘干，制得产物b，控制产物a、顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰的重量比为10∶2∶0.1；步骤s4、将产物b、硬脂酸锌、碳酸钙和石蜡按照100∶5∶45∶0.8的重量比混合均匀，在180℃下挤出成型，制得耐高温管材。
23.实施例4如图1所示，一种环氧树脂涂层的高保温复合钢管的生产工艺，包括如下步骤：第一步、将无缝钢管2的内外表面清理干净，之后在无缝钢管2的两端分别焊接法兰；第二步、将耐高温管材1通过滚轮缩径机缩径后进入无缝钢管2成为复合钢管，其中复合钢管中耐高温管材1的两端比无缝钢管2的两端各长8cm；第三步、将复合钢管静置24h，之后向耐高温管材1和无缝钢管2的中间填充保温材料3，填充后密封两端密封，修饰耐高温管材1两端，之后向无缝钢管外表面涂覆环氧树脂涂料，环氧树脂涂料层4的厚度为2.5mm，制得环氧树脂涂层的高保温复合钢管。
24.保温材料为保温棉。
25.耐高温管材包括如下步骤制成：步骤s1、将聚氯乙烯加热至75℃，通入氮气排出空气，保温15min后升温至110℃，继续通入氮气直至聚氯乙烯流化，紫外照射并通入氯气，控制通入氮气和氯气的流速比为3
∶1，反应4h，反应结束后收集产物，用去离子水浸泡30min，抽滤、干燥，制得处理后的聚氯乙烯；步骤s2、将制得的处理后的聚氯乙烯加入三口烧瓶中，加入质量分数15%氢氧化钠水溶液，50℃水浴加热并磁力搅拌2h，收集产物，将产物用去离子水洗涤至中性，干燥，制得产物a，控制聚氯乙烯和氢氧化钠水溶液的重量比为1∶10；步骤s3、将制得产物a加入环己酮中，匀速搅拌直至完全溶解，加入顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰，85℃水浴加热并磁力搅拌4h，反应结束后用无水乙醇析出，抽滤、洗涤、烘干，制得产物b，控制产物a、顺丁烯二酸酐和过氧化苯甲酰的重量比为10∶2∶0.3；步骤s4、将产物b、硬脂酸锌、碳酸钙和石蜡按照100∶5∶50∶1的重量比混合均匀，在180℃下挤出成型，制得耐高温管材。
26.对比例1本对比例与实施例1相比，用pvc管代替耐高温管材1。
27.对实施例1
‑
4制备出的耐高温管材1和对比例1中的pvc管进行测试，结果如下表所示； 实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1维卡软化点温度℃12512512312888从上表中能够看出实施例1
‑
4的维卡软化点温度为120
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128℃，对比例1的维卡软化点温度为88℃。
28.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
29.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。