一种保温给水复合管及其连续制备方法

本发明涉及管道，更具体的说，尤其涉及一种新型保温给水复合管及其连续制备方法。

背景技术：

1、在给水工程、消防工程和市政工程等工程领域中，通常会用到大量的管材，包括金属管材、塑料管材，复合管材是以金属与热塑性塑料复合结构为基础的管材，具有金属管材和非金属管材的优点。

2、目前，国内外给水管网常用管道主要包括单一金属管和单一塑料管两类。传统铸铁管抗腐蚀性能差，镀锌钢管中的铁、锌等离子则易于水中含有的氯离子发生化学反应、且生锈并导致细菌繁殖。近年来，给水管网用单一金属管已开展向不锈钢管或铜管转变。其具有强度高、卫生安全、节能环保、热膨胀系数低和使用寿命长等优点，但依然存在保温性能较差、耐腐蚀性和防冻性差、价格高等缺点；且由于管体重量大，安装、拆卸时必须动用机械，施工安装、维修难度较大。单一塑料管克服了金属管在长期使用下易腐蚀、管道连接较为复杂等问题，但其易老化、强度低、抗压性能差、热膨胀系数较大、不宜长期受日光照射。且聚丙烯(pp)或聚乙烯(pe)等材质的塑料管道在长时间静置状态下易滋生藻类、细菌，对生活用水造成二次污染。

3、现有的金属管道的隔热保温通常是将保温材料通过手工缠绕或穿套在金属管的外表，然后再用保护带(布)缠绕在保温材料上，需要消耗大量的人力、物力，不仅劳动强度大，而且操作人员安全也存在问题。常常因手工操作不当引起材料浪费，保温效果也不好，造成能源和经济上的损失。也常常因为保温材料选用不当或外表保护层起不到保护作用造成经济损失。

4、因而，设计并生产一种低成本、可回收、安全卫生并兼具优异力学性能、耐腐蚀性能和防冻性能的新型保温给水复合管及其连续制备是有必要的。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种保温给水复合管及其制备方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种保温给水复合管，包括四层复合结构，从内到外依次为内管、增强层、保温层和外保护层，所述的内管、增强层、保温层和外保护层通过连续制备的方法制备而成。

4、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

5、所述的内管材质为不锈钢管或铜管。

6、所述的增强层为玻璃纤维单向预浸料，具体为玻璃纤维-聚乙烯预浸料、玻璃纤维-聚氯乙烯预浸料、玻璃纤维-聚苯乙烯预浸料或玻璃纤维-聚丙烯预浸料，纤维含量为63％-65％，厚度为0.3±0.03mm。

7、所述的增强层通过双向缠绕的方式与内管相结合，所述的增强层的玻璃纤维单向预浸料在内管表面构筑官能团与微结构，提高增强层与内管的粘接力。

8、所述的保温层为闭孔发泡结构，材料为聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯，厚度为5-15mm。

9、所述的外保护层材料为聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯，厚度为2-6mm，具备耐候耐刮擦的作用。

10、本发明还提供了一种保温给水复合管的连续制备方法，包括以下步骤，

11、步骤一，对内管的金属表面进行处理，清除泥、尘或/和油污；

12、步骤二，将处理好的内管进行等离子处理；

13、步骤三，将玻璃纤维单向预浸料通过缠绕机缠绕到内管(1)表面形成增强层；

14、步骤四，在高速搅拌机中混合配制保温层的塑料发泡原料，牵引机构将缠绕好的内管牵引进入挤出发泡机模口，挤出发泡机将熔化的塑料泡体挤出并与增强层的表面挤压复合，同时对增强层进行加热处理，提高金属层与增强层之间的界面结合强度，涂覆完保温层后进入喷淋箱，冷却定型；

15、步骤五，在高速搅拌机中混合配制外保护层的塑料发泡原料，牵引机构将步骤四中的复合管牵引进入挤出发泡机模口，挤出发泡机将熔化的外保护层原料挤出并与保温层的表面挤压复合，对外保护层进行冷却定型。

16、与现有技术相比，本发明所具有的优点：

17、(1)现有的金属管道的隔热保温通常是将保温材料通过手工绕包或穿套在内管的外表，然后在保温材料上添加外保护层，需要消耗大量的人力、物力，不仅劳动强度大，制备工艺繁琐。界面粘接效果不佳，导致复合管的力学性能和保温效果也不好。本发明通过牵引机构实现了多层复合管的连续成型工艺，显著增强了不同层之间的界面结合强度，无需人工包覆，大大提高了生产效率，降低制造成本，为大规模工业生产创造条件。

18、(2)相比于单向缠绕的方式，双向缠绕使得玻璃纤维单向预浸料之间交叉地包覆在金属管上，使得玻璃纤维单向预浸料多层之间缠绕地更加紧实，进一步提高复合管的强度。

19、(3)本发明的塑料发泡保温层采用闭孔发泡结构，其水汽阻隔性能好，保温效果较好，泡孔强度高，使得外层挤出机涂覆时，发泡层不易变形坍塌，外层涂覆均匀，复合管外径尺寸圆整度较好；在保温层挤出过程中同时又对增强层进行了后处理，进一步提高了界面粘接效果，大大增加了管道的服役寿命。

20、(4)本发明的外保护层为耐候抗刮擦材料，在施工及使用过程中，有效的保护内管，延长了管道的使用寿命，且可以通过外保护层颜色的改变，轻易区分家庭冷热水管路，易于后期管路维护通过采用上述技术得到的新型保温给水复合管，解决了传统保温管存在的不耐刮擦、保温层容易变形、易老化等问题，提高了管道的保温效果、延长了管道的使用寿命，提高了家庭管路的安全可靠性。

21、(5)本发明的新型保温给水复合管，纤维增强层热塑性树脂、发泡保温层和外保护层的树脂相同，可以实现较好的界面相容性。

技术特征：

1.一种保温给水复合管，其特征在于，包括四层复合结构，从内到外依次为内管(1)、增强层(2)、保温层(3)和外保护层(4)，所述的内管(1)、增强层(2)、保温层(3)和外保护层(4)通过连续制备的方法制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种保温给水复合管，其特征在于，所述的内管(1)材质为不锈钢管或铜管。

3.根据权利要求2所述的一种保温给水复合管，其特征在于，所述的增强层(2)为玻璃纤维单向预浸料，具体为玻璃纤维-聚乙烯预浸料、玻璃纤维-聚氯乙烯预浸料、玻璃纤维-聚苯乙烯预浸料或玻璃纤维-聚丙烯预浸料，纤维含量为63％-65％，厚度为0.3±0.03mm。

4.根据权利要求3所述的一种保温给水复合管，其特征在于，所述的增强层(2)通过双向缠绕的方式与内管(1)相结合，所述的增强层(2)的玻璃纤维单向预浸料在内管(1)表面构筑官能团与微结构，提高增强层(2)与内管(1)的粘接力。

5.根据权利要求4所述的一种保温给水复合管，其特征在于，所述的保温层(3)为闭孔发泡结构，材料为聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯，厚度为5-15mm。

6.根据权利要求4所述的一种保温给水复合管，其特征在于，所述的外保护层(4)材料为聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯，厚度为2-6mm，具备耐候耐刮擦的作用。

7.一种保温给水复合管的连续制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

技术总结
本发明提出了一种保温给水复合管及其连续制备方法，该复合管为四层复合结构，包括金属管、缠绕在内管上的纤维增强热塑性树脂层、防冻保温层和外保护层。其中纤维增强热塑性树脂层通过缠绕连接在金属内管上，增强层上通过挤出发泡设备涂覆塑料发泡保温层，塑料发泡保温层上通过挤出机涂覆耐候耐刮擦外保护层，塑料发泡保温层采用闭孔发泡材料。本发明通过内管、增强层、保温层和外保护层的多层设计，可以有效增加复合管的机械强度，提高服役寿命，同时，增强层由纤维预浸料构成，能够进一步在提升机械强度的同时，提升本发明的耐腐保温性能。生产过程采用一体化连续成型工艺，提高了生产效率，降低制造成本。

技术研发人员：陶杰,杨玲,李华冠,项俊贤,陈熹
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12