一种聚氨酯预制直埋保温复合管的制备方法与流程

1.本发明属于预制直埋保温管道制备技术领域，涉及一种聚氨酯预制直埋保温复合管的制备方法。


背景技术：

2.预制直埋保温节能管作为一种供热管道，广泛应用于化工管道工程、电力、石油、中央空调通风管道、集中供热、市政工程等方面，其具有高效保温、防水、防腐、阻燃、耐寒、容量轻、强度高、施工便捷等优点。预制直埋保温节能管由工作管、保温管（或称保温层）和外护管三层复合而成。工作管一般为交联聚乙烯（pe
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x）或耐热聚乙烯（pe
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rt）或无规共聚聚丙烯（pp
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r）或聚丁烯（pb）等耐热塑料管；保温管一般为硬质聚氨酯泡沫；外护管一般为高密度聚乙烯（hdpe）薄壁管。
3.在集中供热管网正常的运行中，高低温热水交替运行，工作管、保温层、外护管之间由于热膨胀量不同而会产生相对位移的力，如果预制直埋保温管道的轴向剪切强度低，保温管结构不紧密，这种位移力很容易破坏保温层的保温性能。除此之外，直埋保温管工作环境需要承受土地土壤外压，尤其是对于大管径规格的预制直埋保温管，随着管径的增大，保温管与工作管道之间容易出现不能紧密贴合的现象，从而影响保温管的保温效果。


技术实现要素：

4.本发明克服了现有技术的不足，提出一种聚氨酯预制直埋保温复合管的制备方法，以提高聚氨酯预制直埋保温复合管中保温层的强度。
5.为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
6.一种聚氨酯预制直埋保温复合管的制备方法，将工作管道嵌套在外护管道内并固定，工作管道与外护管道之间形成空腔，将制备好的聚氨酯原液经高压发泡机灌注到空腔内进行自由压力发泡，形成聚氨酯保温层；其特征在于，所述的聚氨酯原液中包括活性炭
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石墨烯包埋物，所述包埋物的制备包括以下步骤：a）称取质量百分比为5
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10% 的碳化钨、2
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10%的石墨烯粉末，其余为活性炭粉末，将碳化钨和石墨烯粉末共同球磨1
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2h，之后加入活性炭继续球磨20
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30min，得到球磨混合物。
7.b）将球磨混合物加入水，调节ph为7.2
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7.9，在搅拌状态下进行超声波处理，将超声波处理后的溶液离心过滤得到沉淀物。
8.c）将沉淀物在350
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550℃下高温处理20
‑
30min，得到活性炭
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石墨烯粉末。
9.d）将活性炭
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石墨烯粉末采用密胺树脂包埋处理得到活性炭
‑
石墨烯包埋物。
10.优选的，所述的活性炭
‑
石墨烯包埋物在聚氨酯原液中的质量百分比为1.5
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5.5%。
11.更优的，聚氨酯原液包括白料和多异氰酸酯，所述白料与多异氰酸酯的质量比为1:1
‑
2。
12.优选的，所述球磨为干法球磨，球磨的转速为240
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300r/min。
13.优选的，所述超声波处理的温度为65
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85℃，时间为2
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5h，频率为40
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120khz。
14.优选的，聚氨酯原液还包括匀泡剂、催化剂和发泡剂。
15.优选的，在将工作管道嵌套在外护管道内之前，在外护管道的内壁表面和工作管道的外壁表面分别涂覆胶粘剂。
16.更优的，所述胶粘剂为聚乙烯醇缩甲醛或聚氨酯胶粘剂本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：本发明采用碳化钨与石墨烯共同球磨，使二者的粒度更小混合更均匀，同时碳化钨具有的六方晶体结构，防止在球磨的过程中石墨烯团聚。活性炭存在大量的孔洞，球磨中，粒径较小的碳化钨和石墨烯会不断进入活性炭的孔洞内，同时也被吸附在活性炭的表面。通过低温的超声波处理，微小粒径的碳化钨以及石墨烯，进一步进入活性炭内，且与活性炭的结合体更为稳固；经过高温处理后的混合物使碳化钨与石墨烯小颗粒更为稳定的结合在活性炭内部，在高温处理中，活性炭进一步发展出一部分微孔和介孔。之后将混合物进行包埋，使混合物的结构在后续的发泡操作中不会受到破坏。添加活性炭
‑
石墨烯包埋物的聚氨酯保温层，内部具有稳定吸附了石墨烯和碳化钨的活性炭，通过包埋形成封闭的孔，使聚氨酯保温层不仅强度高，具有很好的环刚度，同时质量轻，有较高的防水性能。
具体实施方式
17.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
18.实施例1一种聚氨酯预制直埋保温复合管的制备方法，具体为以下步骤：步骤1：预制管道空腔模具的制备：在外护管道的内壁表面和工作管道的外壁表面分别涂覆聚氨酯胶粘剂，将工作管道嵌套在外护管道内并固定，在工作管道和外护管道两端口用法兰封闭。
19.步骤2：制备白料：分别称取90kg组合聚醚多元醇dc380、50kg聚醚多元醇dc635c、25kg聚醚多元醇n210、2kg硅油sd624、以及0.5kg二甲基环已胺类催化剂pc
‑
8、2.3kg二甲基苯胺类催化剂dabco、2kgh2o投入混合釜中，搅拌混合均匀。
20.步骤3：制备活性炭
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石墨烯包埋物：称取质量百分比为5% 的碳化钨、10%的石墨烯粉末，其余为活性炭粉末，将碳化钨和石墨烯粉末共同采用干法球磨处理2h，之后加入活性炭继续球磨20min，得到球磨混合物；球磨的转速为240
‑
300r/min。
21.将球磨混合物加入其质量5倍的水，用碳酸氢钠调节ph为7.5，在搅拌状态下进行超声波处理，将超声波处理后的溶液离心过滤得到沉淀物；其中，超声波处理的温度为75℃，时间为3h，频率为60khz。
22.将沉淀物在550℃下高温炉中处理20min，得到活性炭
‑
石墨烯粉末。之后将活性炭
‑
石墨烯粉末采用密胺树脂包埋处理得到活性炭
‑
石墨烯包埋物。包埋采用常规包埋工艺。
23.步骤4：制备聚氨酯硬泡：计算工作钢管与外护管之间的空腔模具的体积，按过填
充密度计算需要填充的聚氨酯原液的质量，白料与多异氰酸酯按1：1料比配合之后，加入质量百分比为2%的活性炭
‑
石墨烯包埋物组成聚氨酯原液，经高压发泡机混合均匀后灌注到预制管道空腔模具内，使聚氨酯原液在封闭的空间进行自由压力发泡，形成聚氨酯保温层。
24.实施例2一种聚氨酯预制直埋保温复合管的制备方法，步骤1、2和4与实施例1相同，所不同的是步骤3：制备活性炭
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石墨烯包埋物：称取质量百分比为8% 的碳化钨、5%的石墨烯粉末，其余为活性炭粉末，将碳化钨和石墨烯粉末共同采用干法球磨处理1h，之后加入活性炭继续球磨20min，得到球磨混合物；球磨的转速为240
‑
300r/min。
25.将球磨混合物加入其质量5倍的水，用碳酸氢钠调节ph为7.9，在搅拌状态下进行超声波处理，将超声波处理后的溶液离心过滤得到沉淀物；其中，超声波处理的温度为65℃，时间为2h，频率为80khz。
26.将沉淀物在500℃下高温炉中处理30min，得到活性炭
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石墨烯粉末。之后将活性炭
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石墨烯粉末采用密胺树脂包埋处理得到活性炭
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石墨烯包埋物。包埋采用常规包埋工艺。
27.实施例3一种聚氨酯预制直埋保温复合管的制备方法，步骤1、2和3与实施例1相同，所不同的是步骤4：制备聚氨酯硬泡：计算工作钢管与外护管之间的空腔模具的体积，按过填充密度计算需要填充的聚氨酯原液的质量，白料与多异氰酸酯按1：2料比配合之后，加入质量百分比为5%的活性炭
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石墨烯包埋物组成聚氨酯原液，经高压发泡机混合均匀后灌注到预制管道空腔模具内，使聚氨酯原液在封闭的空间进行自由压力发泡，形成聚氨酯保温层。
28.实施例1
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3制得的聚氨酯预制直埋保温复合管的基本技术指标：以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。