[发明专利]管道修补用低温固化型预浸料及其制备方法、性能测试和应用

说明书

本发明公开了应用于油气输送管道领域的管道修补用低温固化型预浸料及其制备方法、性能测试和应用。预浸料包括单组份环氧树脂体系和增强材料，单组份环氧树脂体系包括环氧树脂混合物100份、复配型潜伏性固化剂8‑20份、绢云母25‑75份、消泡剂0‑2份、触变剂1‑3份。该预浸料实现了体系柔韧性、耐湿性、耐热性和耐化学性质的提升，使其满足高温高压输送管道修复补强应用的要求。且触变剂可有效防止填料和固化剂沉降、消泡剂有助于成型过程中气泡的排出，提升了材料性能均一性，保证了修补质量，而绢云母提高了体系耐腐蚀性介质渗透性能以及抗阴极剥离性能。该技术方案不仅提供一种高质量的修复补强方法，同时也提供了一种完善的管道腐蚀防护解决方案。

技术领域

本发明涉及一种油气输送管道修复补强领域应用的管道修补用低温固化型预浸料及其制备方法、性能测试和应用。

背景技术

利用纤维增强复合材料对钢质管道进行修复补强的技术是20世纪90年代发展起来的一种结构补强技术，这种技术的基本原理是将复合材料缠绕在管体受损部位外表面，通过强力胶和填平腻子与管体形成一体构成复合材料补强层，分担管道承受的载荷，限制管道由内压引起的径向膨胀和环向拉伸应力、应变，从而使管道缺陷部位承担的应力始终处于安全极限之下，保证管道的安全运行。该技术可在“三不”即不卸料、不卸压、不动火条件下进行施工，具有可设计性强和耐腐蚀性好等优点，且修复补强效果良好，满足现代管道修补新需求，因而在国内外逐渐深受重视，已广泛应用于钢质管道的结构修复补强。

目前，含缺陷管道复合材料修复补强技术主要分为三种：预成型法、湿缠绕法、预浸渍法。预浸渍法属于湿缠绕法的一类产品，它是以连续纤维增强体和树脂体系为原料，采用预浸机使树脂体系处于加热熔融状态，在一定速度下对纤维进行浸润，得到表面由树脂包裹的纤维增强体，这种纤维增强体中树脂体系处于未固化状态，使预浸料有一定的粘性，并且在一定温度和压力下树脂可以发生流动，最终固化形成复合材料。预浸渍法相对于其他两种修复方法的优势在于可机械化大批量生产，确保了树脂与纤维的配比、树脂对纤维的良好浸润性，修复材料质量稳定性好，从而能充分发挥材料性能，保证修补的质量，并且减少了在施工现场进行配胶、涂刷等人为因素的影响。此外，预浸料中树脂体系作为制备复合材料的基体成分，除了粘结增强纤维或织物，还起到承受载荷、支撑和保护增强体的作用，避免在贮存、运输以及使用过程中，纤维发生掉毛和损伤，从而极大地提高了纤维力学性能的保留率。

预浸料按固化温度可分为低温(80℃)、中温(120℃)和高温(180℃)固化预浸料，由于纤维和树脂基体热膨胀系数不一致，预浸料经过高温固化再到冷却的过程后，复合材料会因为内应力的作用产生变形，固化温度越高，形变越大，而采用低温固化成型的复合材料不仅构件内应力小、产品尺寸稳定性好，而且明显降低了能量消耗和制造成本，提高了复合材料制备效率，保证了修复补强质量。此外，对管道进行修复补强时，预浸料需现场加热加压固化成型，由于在输油气和施工环境等因素造成热量损失的影响，中高温固化型预浸料对加热设备要求高，不便于现场施工。而且油气管道加热到较高温度时也会对其安全运行带来影响，如：管道在高温作用下的承载能力降低，高温对管内所输油气成分安全性影响，高温环境加速管道原防腐层老化、失效，从而影响管线寿命等。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种有效提高预浸料应用性能的管道修补用低温固化型预浸料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

管道修补用低温固化型预浸料，包括单组份环氧树脂体系和增强材料，所述单组份环氧树脂体系按质量分数包括：环氧树脂混合物100份、绢云母25-75份、复配型潜伏性固化剂8-20份、消泡剂0-2份、触变剂1-3份；

所述环氧树脂混合物为液体双酚A型环氧树脂、固体双酚A型环氧树脂、苯酚酚醛型环氧树脂、邻甲酚醛型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种或几种；