[发明专利]陶瓷颗粒强化复合材料内衬金属管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合耐磨管。具体是一种陶瓷颗粒强化复合材料内衬金属管及其制造方法。特别涉及以聚氨酯基陶瓷颗粒复合材料作为内衬层的金属管的制造工艺。

背景技术

在采矿、冶金等各种行业领域中，有许多过程例如矿坑回填、矿物运送、废料处理、挖掘沙泥、清洗矿石、运送煤灰等都需要远距离输送大量固态物料或固液混杂的浆料，这些物料或浆料含有大量高硬度的块状或粒状固体，因此相应的输送管道面临着严重的磨损问题。在这些工业应用中，不仅要求输送管道强度高、韧性好，还需要尽可能提高管道的耐磨性能。单一金属材料制备的管道耐磨性能提高很有限，因此，新型复合内衬金属管道，是解决管道耐磨性和良好的施工性能的措施之一。近年来国内外相关技术人员在此领域进行了大量研究和创新。

国内发明专利CN1072007提出了一种铸石内衬的耐磨耐腐蚀复合钢管及其制造方法，其特点在于在普通钢管内固定一层以耐磨防腐蚀性能高的铸石材料为基料混合粘结性好、有韧性具有防腐耐磨的胶结料构成的内衬，提高了管道的耐磨和防腐蚀性。其缺陷在于铸石内衬管道较为笨重，运输和安装均较困难；而且铸石内衬在管道受应力变化较剧烈时容易断裂脱落。

国内实用新型专利CN201225460提出了一种陶瓷材料内衬耐磨管道，其特点在于内衬为整体陶瓷管，在内衬管与外套管间设有由耐温胶和隔热填料组成的填料层，使管道耐磨损和耐腐蚀性能显著增强。其缺陷在于陶瓷内衬管的制备工艺非常复杂，成本高昂；而且陶瓷材料脆性大，容易发生“雪崩式”脱落、断裂；在高温情况下由于外套管和内衬管热膨胀系数差别很大，极容易造成内外管脱落。

国内发明专利CN2219411提出了一种双金属复合耐磨管，其特点在于内衬层采用铸铁材料，具有很好的耐磨性能和强韧性能，内外层材料结构相近，热相容性好，使用寿命长。其缺点在于复合内衬厚度大，内衬与外壁不易实现冶金结合，在腐蚀性环境中，腐蚀液易通过缝隙使管外壁快速腐蚀而发生泄漏。

美国发明专利US4101623提出了一种采用热固性塑料作为内衬层的耐磨管道制造方法，更有效地提高了管道的耐磨性能，并降低了制造成本。其缺陷在于热固性塑料耐腐蚀性能较差，而且容易老化失效；塑料和钢管间的结合力较低，容易发生变形和脱落。

上述复合管道虽然不同程度改善了传统金属管道在输送物料过程中的磨损情况，但都具有各自难以克服的缺陷。

发明内容

本发明旨在提供一种陶瓷颗粒增强复合材料内衬金属管及其制造工艺，所制得的陶瓷颗粒增强复合材料内衬金属管的特点是具有较高的耐磨性和较长的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种陶瓷颗粒强化复合材料内衬金属管，由外套管和内衬层组成，外套管为不锈钢管、合金钢管或其他类型的金属管；内衬层是将聚氨酯基陶瓷颗粒复合材料液态浇注料浇注到外套管内壁上固化后得到的陶瓷颗粒强化复合材料。

所述的聚氨酯基陶瓷颗粒复合材料液态浇注料使用下述材料和方法制得：由4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚酯二醇作为预聚体，1，4-丁二醇(BD)作为扩链剂，陶瓷颗粒作为增强相，在一定条件下混合形成液态浇注料，具体方法是：

n.将100～300目的氧化铝颗粒、石英砂颗粒或其他种类的陶瓷颗粒按颗粒级配混合均匀，用丙酮溶液清洗干净后干燥，待用；

o.用硅烷偶联剂配制质量分数为5％的水溶液作为陶瓷颗粒的预处理液；

p.将步骤a里干燥好的陶瓷颗粒浸入步骤b中配制好的预处理液中，搅拌0.5～2小时后过滤掉液体，在110℃下烘干待用；

q.采用4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚酯二醇的混合物作为预聚体，将步聚c中准备好的陶瓷颗粒浸入预聚体中并搅拌0.5～2小时，使充分混合均匀，得到聚氨酯基陶瓷颗粒复合材料预混液；

r.将1，4-丁二醇(BD)按配比加入步骤d中所得预混液中并搅拌均匀，制得聚氨酯基陶瓷颗粒复合材料液态浇注料。

一种陶瓷颗粒强化复合材料内衬金属管的制造方法，将聚氨酯基陶瓷颗粒复合材料液态浇注料浇注到外套管内壁上，在一定温度下固化后得到，具体步骤如下：

s.在外套管内壁均匀涂抹商用橡胶金属结合剂，以此提高复合材料内衬层与外套金属管之间的结合力；

t.将外套管放置在大型烘炉中的四个滚筒上，其中有一个滚筒保持200～500转/分的转速，其它滚筒处于从动状态；

u.调节烘炉气氛温度并保温0.5～2小时，使外套管温度达到80C～120℃范围内；