玻璃鋼管道因其輕質(zhì)、高強(qiáng)、易于設(shè)計(jì)、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(xù)纏繞成型工藝是在纏繞工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型工藝，其采用凸輪盤推動(dòng)鋼帶連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，形成管材纏繞內(nèi)心模具，模具前后循環(huán)，完成纖維纏繞、復(fù)合、夾砂、固化工序，此工藝為連續(xù)成型，提高生產(chǎn)效率、減少資源浪費(fèi)。油田運(yùn)輸管道、市政排污管道等領(lǐng)域長期接觸腐蝕介質(zhì)，對(duì)玻璃鋼管道提出了更高的耐腐蝕需求，環(huán)氧乙烯基酯樹脂在耐腐蝕方面較不飽和聚酯樹脂有較大優(yōu)勢。連續(xù)纏繞工藝所需樹脂活性與管道管徑尺寸相關(guān)，管徑越小，連續(xù)纏繞速度越快，凝膠時(shí)間要求越短，需保證樹脂在纏繞、復(fù)合之前不發(fā)生凝膠，到達(dá)夾砂工序之前完成凝膠，否則會(huì)因內(nèi)外層固化時(shí)間差產(chǎn)生應(yīng)力，造成開裂、白斑等缺陷。

1.連續(xù)纏繞成型工藝介紹

圖1連續(xù)纏繞工藝示意圖

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

其中，t—樹脂凝膠時(shí)間，單位為s

L0—樹脂與模具接觸點(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(xù)玻纖氈重疊寬度與連續(xù)玻纖氈寬度之比，單位為%

      此工藝特點(diǎn)為連續(xù)生產(chǎn)，對(duì)樹脂凝膠時(shí)間要求苛刻，是連續(xù)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(duì)樹脂凝膠時(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(guī)環(huán)氧乙烯基酯樹脂因活性低，很難達(dá)到此項(xiàng)要求。

      連續(xù)纏繞樹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.影響樹脂凝膠時(shí)間的因素

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

圖2不同測試溫度MFE711FW樹脂放熱曲線

溫度對(duì)凝膠時(shí)間的影響如圖2所示，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為樹脂固化過程中放熱溫度，從圖中可以看出，溫度對(duì)凝膠時(shí)間影響較大，15℃水浴實(shí)驗(yàn)，樹脂凝膠時(shí)間為9min，50℃水浴實(shí)驗(yàn)，凝膠時(shí)間縮短至40s，原因是MFE711FW為自由基固化機(jī)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)的幾率以及鏈增長速度，樹脂固化速度隨之增加。

圖3不同固化劑加入量MFE711FW放熱曲線

固化劑加入量對(duì)樹脂凝膠時(shí)間影響如圖3所示，促進(jìn)劑加入量保持恒定，為樹脂重量0.9%，隨著固化劑加入量增加，樹脂凝膠時(shí)間明顯縮短，通過試驗(yàn)，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

促進(jìn)劑加入量對(duì)樹脂凝膠時(shí)間影響如圖4所示，固化劑加入量2.0%不變，調(diào)節(jié)促進(jìn)劑加入量0.4%-2.0%，樹脂放熱曲線如圖4，試驗(yàn)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

由圖2得知樹脂在15℃時(shí)，凝膠時(shí)間較長，為縮短樹脂的凝膠時(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)劑前后樹脂放熱曲線，固化劑加入量保持樹脂量2.0%不變，調(diào)節(jié)促進(jìn)劑加入量0.4%-2.0%。從試驗(yàn)結(jié)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)生制品固化不良問題，生產(chǎn)車間溫度較低時(shí)，可通過助促進(jìn)劑調(diào)節(jié)凝膠時(shí)間，但應(yīng)注意其帶來的不利因素。

3.力學(xué)性能比較

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

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

作者：小七