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玻璃鋼管道因其輕質(zhì)、高強、易于設計、成型、耐腐蝕、防銹等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于油田集輸管道、市政給排水管道，通過(guò)纏繞工藝加工而成，存在工序多、效率低、質(zhì)量差等缺陷，連續纏繞成型工藝是在纏繞工藝基礎上發(fā)展起來(lái)的新型工藝，其采用凸輪盤(pán)推動(dòng)鋼帶連續運轉，形成管材纏繞內心模具，模具前后循環(huán)，完成纖維纏繞、復合、夾砂、固化工序，此工藝為連續成型，提高生產(chǎn)效率、減少資源浪費。油田運輸管道、市政排污管道等領(lǐng)域長(cháng)期接觸腐蝕介質(zhì)，對玻璃鋼管道提出了更高的耐腐蝕需求，環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂在耐腐蝕方面較不飽和聚酯樹(shù)脂有較大優(yōu)勢。連續纏繞工藝所需樹(shù)脂活性與管道管徑尺寸相關(guān)，管徑越小，連續纏繞速度越快，凝膠時(shí)間要求越短，需保證樹(shù)脂在纏繞、復合之前不發(fā)生凝膠，到達夾砂工序之前完成凝膠，否則會(huì )因內外層固化時(shí)間差產(chǎn)生應力，造成開(kāi)裂、白斑等缺陷。

1.連續纏繞成型工藝介紹

圖1連續纏繞工藝示意圖

連續纏繞成型工藝如圖1所示，要求樹(shù)脂在進(jìn)入短切紗工序之前凝膠，切割工序之前固化。結合理論與經(jīng)驗將連續纏繞工藝用樹(shù)脂凝膠時(shí)間與管道直徑、送紗速度關(guān)系總結如下：

其中，t—樹(shù)脂凝膠時(shí)間，單位為s

L0—樹(shù)脂與模具接觸點(diǎn)至短切紗落點(diǎn)間距離，單位為m

R—管道直徑，單位為m

V—送紗速度，單位為m/s

C—相鄰連續玻纖氈重疊寬度與連續玻纖氈寬度之比，單位為%

      此工藝特點(diǎn)為連續生產(chǎn)，對樹(shù)脂凝膠時(shí)間要求苛刻，是連續纏繞成型工藝的關(guān)鍵，凝膠時(shí)間與管道直徑呈正相關(guān)，直徑越小，對樹(shù)脂凝膠時(shí)間要求越短，直徑為0.6m的玻璃鋼管道凝膠時(shí)間控制在2.5-4.5min為宜，常規環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂因活性低，很難達到此項要求。

      連續纏繞樹(shù)脂的工藝性能要求如下：

1)低粘度，粘度范圍250-350cps；

2)合適的凝膠時(shí)間及放熱峰溫度。

2.影響樹(shù)脂凝膠時(shí)間的因素

樹(shù)脂凝膠時(shí)間受溫度、固化劑、促進(jìn)劑、助促進(jìn)劑影響，分別對以上幾個(gè)因素進(jìn)行分析，以MFE711FW環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂為例，分別測試溫度、固化劑、促進(jìn)劑、助促進(jìn)劑對凝膠時(shí)間的影響。

圖2不同測試溫度MFE711FW樹(shù)脂放熱曲線(xiàn)

溫度對凝膠時(shí)間的影響如圖2所示，橫坐標為時(shí)間，縱坐標為樹(shù)脂固化過(guò)程中放熱溫度，從圖中可以看出，溫度對凝膠時(shí)間影響較大，15℃水浴實(shí)驗，樹(shù)脂凝膠時(shí)間為9min，50℃水浴實(shí)驗，凝膠時(shí)間縮短至40s，原因是MFE711FW為自由基固化機理，引發(fā)劑產(chǎn)生自由基速度受溫度影響，溫度越高，自由基產(chǎn)生速度越快，從而增加鏈引發(fā)的幾率以及鏈增長(cháng)速度，樹(shù)脂固化速度隨之增加。

圖3不同固化劑加入量MFE711FW放熱曲線(xiàn)

固化劑加入量對樹(shù)脂凝膠時(shí)間影響如圖3所示，促進(jìn)劑加入量保持恒定，為樹(shù)脂重量0.9%，隨著(zhù)固化劑加入量增加，樹(shù)脂凝膠時(shí)間明顯縮短，通過(guò)試驗，確定固化劑適宜加入量為1.5-2.5%。

圖4不同促進(jìn)劑加入量MFE711FW放熱曲線(xiàn)

促進(jìn)劑加入量對樹(shù)脂凝膠時(shí)間影響如圖4所示，固化劑加入量2.0%不變，調節促進(jìn)劑加入量0.4%-2.0%，樹(shù)脂放熱曲線(xiàn)如圖4，試驗表明，促進(jìn)劑加入量0.8%，效果最佳，進(jìn)一步增加促進(jìn)劑用量，樹(shù)脂凝膠時(shí)間變化不大，但放熱峰溫度隨促進(jìn)劑加入量增加不斷升高，放熱峰溫度升高，有助于提高玻璃鋼硬度建立速度。

圖5加入助促進(jìn)劑不同促進(jìn)劑加入量MFE711FW放熱曲線(xiàn)

由圖2得知樹(shù)脂在15℃時(shí)，凝膠時(shí)間較長(cháng)，為縮短樹(shù)脂的凝膠時(shí)間，加入助促進(jìn)劑，助促進(jìn)劑為銨鹽,能夠提高自由基釋放速率，圖5為15℃加入助促進(jìn)劑前后樹(shù)脂放熱曲線(xiàn)，固化劑加入量保持樹(shù)脂量2.0%不變，調節促進(jìn)劑加入量0.4%-2.0%。從試驗結果看，加入助促進(jìn)劑，凝膠時(shí)間大幅度縮短，由9min降低到3min左右；但助促進(jìn)劑加入后，容易造成過(guò)多的自由基相互中和，造成放熱峰降低，產(chǎn)生制品固化不良問(wèn)題，生產(chǎn)車(chē)間溫度較低時(shí)，可通過(guò)助促進(jìn)劑調節凝膠時(shí)間，但應注意其帶來(lái)的不利因素。

3.力學(xué)性能比較

測試MFE711FW澆鑄體及玻璃鋼力學(xué)性能，并與不飽和聚酯樹(shù)脂（UP）、UP/VE混合樹(shù)脂進(jìn)行性能對比，測試結果如下：

從結果可以看出，MFE711FW環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂力學(xué)性能最佳。

作者：小七