一种抗低温高耐久的波纹管及其加工工艺的制作方法

本发明涉及波纹管的领域，更具体地说，它涉及一种抗低温高耐久的波纹管及其加工工艺。

背景技术：

波纹管是一种外形规则的波浪样的管材，主要用于需要很小的弯曲半径、不规则转弯、管道将会产生伸缩之处或者不便于用固定弯头安装的场合做管道与管道的连接，波纹管可弯曲、少量拉长或压缩。

为了提升波纹管的性能以及适应不同的使用环境，通常对波纹管涂覆涂层，然而现有较多关注于防腐，因此使用较多的为防腐涂层。但是在极寒或是高原地区，波纹管在低温(-20℃)下产生不均等形变，且由于低温导致耐冲击性降低，从而导致管体容易破损，影响使用。因此现有的波纹管耐低温性不佳。

技术实现要素：

针对现有技术存在的波纹管耐低温性不佳的问题，本发明的第一个目的在于提供一种抗低温高耐久的波纹管，具有抗低温耐久性好的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种波纹管的加工工艺。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种抗低温高耐久的波纹管，包括管体，所述管体外周设置有增强涂层，所述增强涂层由包含以下重量份的原料制成：聚氨酯改性环氧树脂15-20份、表面活性剂4-5份、1,4-丁二醇3-4份、端羟基聚异戊二烯1-2份、十三氟-1-辛醇2-3份、分散剂1-2份、润滑剂1-2份、填料13-17份、咪唑类固化剂5-7份。

通过采用上述技术方案，由于采用聚氨酯改性环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对管体表面具有优异的粘接性能，变形收缩率小，固化后形成环氧树脂-聚氨酯互穿聚合物网络或海岛结构，可改善管体的韧性，提高增强涂层的附着力、耐磨性等，而对管体的耐热性影响较小，从而提升管体的耐久性；端羟基聚异戊二烯可增加增强涂层的耐低温性能；通过1,4-丁二醇扩链，并经十三氟-1-辛醇封端，将氟元素引入聚氨酯中，端羟基聚异戊二烯和氟元素相互配合，大大增加了本发明的耐低温性、耐磨损性能和抗冲击性能，从而提升管体的耐久性；填料的加入一方面在保持增强涂层性能的同时，可减少聚氨酯改性环氧树脂的使用量从而降低生产成本；另一方面可进一步提升增强涂层的耐久性；咪唑类固化剂则可在一定温度下使增强涂层固化，从而提升涂层在管体的结合强度。

进一步地，所述增强涂层由包含以下重量份的原料制成：聚氨酯改性环氧树脂17-19份、表面活性剂4-5份、1,4-丁二醇2-3份、端羟基聚异戊二烯1-2份、十三氟-1-辛醇2-3份、分散剂1-2份、润滑剂1-2份、填料14-16份、咪唑类固化剂5-6份。

进一步地，所述增强涂层还包括消泡剂2-3份。

通过采用上述技术方案，消泡剂可减少增强涂层液中的气泡，从而在增强涂层固化后形成连续的涂层。

进一步地，所述增强涂层还包括纳米二氧化硅6-7份。

通过采用上述技术方案，纳米二氧化硅的加入一方面可提升树脂基材的性能，提高强度和延伸率、提高耐磨性和改善材料表面的光洁度以及抗老化性能；另外能改善增强涂层的悬浮稳定性、触变性、耐候性，从而进一步提升增强涂层与管体的结合强度。

进一步地，所述表面活性剂为按重量比为1:1的n-十二烷基双季铵盐和松香胺聚氧乙烯醚组成。

通过采用上述技术方案，双季铵盐吸附剂具有较好的吸附性能，有助于增强涂层稳定附着于管体外周面；n-十二烷基双季铵盐和松香胺聚氧乙烯醚复配具有协同作用，可提高增强涂层的整体性能，提升抗低温以及耐久性。

进一步地，所述填料为按重量比2:1的蟹壳粉和纳米二氧化钛组成。

通过采用上述技术方案，蟹壳粉中包含有碳酸钙以及甲壳素，其中碳酸钙可减少聚氨酯改性环氧树脂的用量，从而降低成本；甲壳素不仅具有较强的粘性，从而提升增强涂层的密实度，减少气泡；另一方面，还是良好的抗菌剂，从而为管体提供抗菌防霉性。纳米二氧化钛同样可填充聚氨酯改性环氧树脂的间隙，从而提升增强涂层的密实度；另外，还具有杀菌效果，进一步提升管体的抗菌防霉性。

进一步地，所述蟹壳粉的粒度为500-800目。

通过采用上述技术方案，粒度为500-800目的蟹壳粉可使其更充分的分散在增强涂层的体系中，避免出现局部沉淀或分层的现象，使最终得到的增强涂层涂覆后更加细腻。

进一步地，所述增强涂层通过如下步骤制备得到：

1)将1,4-丁二醇、端羟基聚异戊二烯、十三氟-1-辛醇混合，升温至75-83℃，搅拌反应冷却至室温后得到混合液a；

2)将混合液a、聚氨酯改性环氧树脂、表面活性剂、分散剂、润滑剂、消泡剂混合，匀速搅拌得到混合液b；

3)向混合液b中加入纳米二氧化硅和填料匀速搅拌，再加入咪唑类固化剂，匀速搅拌得到增强涂层。

通过采用上述技术方案，反应得到混合液a后，通过分散剂、润滑剂使混合液a、聚氨酯改性环氧树脂、表面活性剂、纳米二氧化硅、填料充分均匀分散，得到混合液b；进一步，再通过向混合液b中加入纳米二氧化硅和填料，使得充分填充在混合b中的空隙中，提升增强涂层的粘性。

步骤1)中，控制搅拌速度为200-400r/min；步骤2)中控制搅拌速度为400-600r/min；步骤3)中控制搅拌速度为800-1500r/min。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种上述抗低温高耐久的波纹管的加工工艺，包括以下步骤：

(1)对管体进行静电除尘；

(2)在管体外周面喷涂增强涂层；

(3)将涂覆有增强涂层的管体在温度120-150℃的条件下烘干，完成涂覆，得到抗低温高耐久的波纹管。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

第一、端羟基聚异戊二烯可增加增强涂层的耐低温性能；通过1,4-丁二醇扩链，并经十三氟-1-辛醇封端，将氟元素引入聚氨酯中，端羟基聚异戊二烯和氟元素相互配合，大大增加了本发明的耐低温性和耐磨损性能；

第二、蟹壳粉中包含有碳酸钙以及甲壳素，其中碳酸钙可减少聚氨酯改性环氧树脂的用量，从而降低成本；甲壳素不仅具有较强的粘性，从而提升增强涂层的密实度，减少气泡；另一方面，还是良好的抗菌剂，从而为管体提供抗菌防霉性。

附图说明

图1是本发明提供的工艺的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明中的聚氨酯改性环氧树脂可选用华凯102c-3；分散剂选自byk-163；润滑剂选自kmt-5510s；消泡剂选自byk-a530；咪唑类固化剂选自pn23；纳米二氧化硅由江苏辉迈公司生产；纳米二氧化钛选自nr950；管体由宁波灏印燃气用具有限公司生产。以下实施例中所用原料除上述特殊说明外均可来源于普通市售。

实施例

实施例1

一种抗低温高耐久的波纹管，包括管体，管体外周设置有增强涂层，增强涂层由包含以下重量份的原料制成：聚氨酯改性环氧树脂18份、表面活性剂4份、1,4-丁二醇3份、端羟基聚异戊二烯1份、十三氟-1-辛醇3份、分散剂1份、润滑剂2份、填料15份、咪唑类固化剂6份、纳米二氧化硅6份、消泡剂2份。

其中，填料为按重量比2:1的蟹壳粉和纳米二氧化钛混合而成，蟹壳粉的粒度为500目；

表面活性剂为按重量比为1:1的n-十二烷基双季铵盐和松香胺聚氧乙烯醚混合而成。

增强涂层通过如下步骤制备得到：

1)将1,4-丁二醇、端羟基聚异戊二烯、十三氟-1-辛醇混合，升温至83℃，400r/min匀速搅拌反应，冷却至室温后得到混合液a；

2)将混合液a、聚氨酯改性环氧树脂、表面活性剂、分散剂、润滑剂、消泡剂混合，600r/min匀速搅拌得到混合液b；

3)向混合液b中加入纳米二氧化硅和填料，1500r/min匀速搅拌30min后，加入咪唑类固化剂，再以1500r/min，匀速搅拌30min再得到增强涂层。

一种抗低温高耐久的波纹管的加工工艺，包括以下步骤：

(1)对管体的表面进行清洁后置于流水线台上，送入静电除尘线进行静电除尘；

(2)将静电除尘后的管体送入喷涂车间，在管体外周面表面喷涂增强涂层，喷涂厚度500μm，喷涂参数为喷枪气压设定0.45mpa、喷幅参数30cm、喷涂距离20±2cm，喷涂结束后将管体再次置于流水线台上；

(3)将涂覆有增强涂层的管体放入烘箱，在温度145℃的条件下烘干，完成涂覆，得到抗低温高耐久的波纹管。

实施例2-6

实施例2-7的增强涂层与实施例1中的增强涂层的原料用量有所不同，其余均与实施例1中相同，具体见表1中所示。

表1实施例1-7中增强涂层的原料组成及用量

实施例8

与实施例1的区别在于填料为碳酸钙。

实施例9

与实施例1的区别在于蟹壳粉的粒度为700目。

实施例10

与实施例1的区别在于蟹壳粉的粒度为800目。

实施例11

与实施例1的区别在于蟹壳粉的粒度为1500目。

实施例12

与实施例1的区别在于表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚甲基硅烷。

实施例13

与实施例1的区别在于，增强涂层通过如下步骤制备得到：

1)将1,4-丁二醇、端羟基聚异戊二烯、十三氟-1-辛醇混合，升温至77℃，300r/min匀速搅拌反应，冷却至室温后得到混合液a；

2)将混合液a、聚氨酯改性环氧树脂、表面活性剂、分散剂、润滑剂、消泡剂混合，500r/min匀速搅拌得到混合液b；

3)向混合液b中加入纳米二氧化硅和填料，1000r/min匀速搅拌30min后，加入咪唑类固化剂，再以800r/min，匀速搅拌30min得到增强涂层。

实施例14

增强涂层通过如下步骤制备得到：

1)将1,4-丁二醇、端羟基聚异戊二烯、十三氟-1-辛醇混合，升温至75℃，200r/min匀速搅拌反应，冷却至室温后得到混合液a；

2)将混合液a、聚氨酯改性环氧树脂、表面活性剂、分散剂、润滑剂、消泡剂混合，400r/min匀速搅拌得到混合液b；

3)向混合液b中加入纳米二氧化硅和填料，800r/min匀速搅拌30min后，加入咪唑类固化剂，再以800r/min，匀速搅拌30min得到增强涂层。

实施例15

与实施例1的区别在于，步骤(3)将涂覆有增强涂层的管体放入烘箱，在温度120℃的条件下烘干，完成涂覆，得到抗低温高耐久的波纹管。

实施例16

与实施例1的区别在于，步骤(3)将涂覆有增强涂层的管体放入烘箱，在温度150℃的条件下烘干，完成涂覆，得到抗低温高耐久的波纹管。

对比例

对比例1

与实施例1的区别在于未添加1,4-丁二醇、端羟基聚异戊二烯、十三氟-1-辛醇。

对比例2

与实施例1的区别在于未添加表面活性剂。

对比例3

与实施例1的区别在于，管体外未设置增强涂层。

性能检测试验

分别抽取实施例1-14及对比例1-4中完成涂覆的管体，每例中抽取3个管体，采用如下检测方法对包装盒表面的漆层进行性能测试，每例中3个检测数据取平均值，具体结果见表2所示；

耐寒性：采用ts-bd的耐寒性试验机，分别设定测试温度为-10℃、-20℃、-30℃、-40℃，将试片安装在低温槽中的砧座上，5分钟后落下，检查上面是否出现裂纹；

附着力：采用gb9286的测试方法对增强涂层的附着力进行测试，从0-3级附着力逐渐降低，4-5级则附着力不达标；

耐磨性：采用iso7784.2的测试方法，以增强涂层失重(g)判断耐磨性。

抗菌性：按qb/t2591-2003a《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》，测试用菌：金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus)atcc6538。

表2实施例1-12以及对比例1-4的性能检测试验

结合实施例1-5和实施例6并结合表2可以看出，消泡剂的加入在增强涂层成型后可提升其附着力，同时可提升其耐磨性。

结合实施例1-5和实施例7并结合表2可以看出，纳米二氧化硅可大大提升增强涂层的耐磨性以及与管体的结合强度。

结合实施例1与实施例8并结合表2可以看出，蟹壳粉和纳米二氧化钛组成的填料使增强涂层具有抗菌性，同时可协同增强其附着力以及耐磨性。

结合实施例1与实施例9-11并结合表2可以看出，蟹壳粉的粒度与增强涂层的整体性能相关，蟹壳粉粒度约小，其附着力越大、耐磨性越好、抗菌性越好。

结合实施例1-5与实施例12并结合表2可以看出，选用n-十二烷基双季铵盐和松香胺聚氧乙烯醚组成的表面活性剂对附着力和耐耐磨性具有一定的提升作用。

结合实施例1与实施例13-14并结合表2可以看出，搅拌速度越大，增强涂层的整体性能越好，主要是由于各组分结合更充分。

结合实施例1与实施例15-16并结合表2可以看出，根据优选的咪唑类固化剂，在其起点温度范围内均可使增强涂层具有较好的耐磨性、附着力以及抗菌性。

结合实施例1与对比例1可得并结合表2可以看出，1,4-丁二醇、端羟基聚异戊二烯、十三氟-1-辛醇的加入可大大提升管体的耐寒性，并协同提升增强涂层的附着力、耐磨性以及抗菌性。

结合实施例1与对比例2可得并结合表2可以看出，表面活性剂的加入可大大并协同提升增强涂层的附着力、耐磨性并协同提升提升管体的耐寒性以及抗菌性。

结合实施例1与对比例2可得并结合表2可以看出，增强涂层可大大提升管体的耐寒性、耐磨性以及抗菌性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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