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玄武岩纤维近几年受到国家产业政策的大力支持,是一种非晶态无机硅酸盐纤维,其生产过程无废水、废气产生且周期短,是绿色低碳、节能环保、可持续发展的新型材料,被誉为21世纪“绿色新材料”。因其耐酸碱性能好,力学性能优越,此外其绝热隔音性能优异,电绝缘性能好,在航天、国防、军事、环保、交通和建筑等众多领域有广泛的应用前景,受到国内外许多学者和企业家的广泛研究和关注。
复合材料管道是一种新型的非金属复合管材,应用范围非常广泛,可以用于石油开采和输送领域、中深层地热能开发领域、战略国防领域、矿藏开发领域和海洋资源开发等领域,与传统的金属管道相比,施工非常方便且具有优异的抗腐蚀性,重量仅为钢管的1/4,使用寿命能达到20~50年。目前所使用的复合材料管道,其增强结构主要采用工业涤纶长丝、芳纶长丝、钢丝或者玻纤丝等材料,管材承载能力较差,材料及制造成本也偏高。
为解决上述技术问题,本项目拟采用玄武岩纤维为增强材料,开发一种能够有效增强复合材料管材的承载能力,有效防止在受到径向承载及轴向拉伸承载时管材的损坏,降低材料及制造成本的全融合玄武岩纤维增强复合材料管道,该管道由内管、增强层和外保护层组成。
与现有技术相比本项目的独特性为:首先利用绿色低碳、节能环保、可持续发展的新型玄武岩纤维材料,研制高强度预浸渍玄武岩纤维单向带,拉伸强度达900MPa以上,然后将玄武岩纤维带经过多种缠绕角度,玄武岩纤维带的缠绕角度范围由20°至60°,使角度相近的缠绕层相邻组成不同的功能层,为管材提供径向承载和轴向拉伸承载。采用全融合技术使管道的三层结构结合成为一个实壁管结构,提高产品承载性能,降低产品的材料成本,扩展该类型管道的应用范围。