纤维增强HDPE承插式双壁缠绕管
(a)纤维A增强HDPE管材压缩测试
(a、b) 纤维增强HDPE管材应力-应变曲线
产品详情
纤维增强HDPE承插式双壁缠绕管是以高密度聚乙烯(HDPE)树脂为主要原料,以不同型式的纤维作为增强材料,采用缠绕成型工艺,经加工制成的结构壁管材。
高密度聚乙烯(HDPE)是一种粘弹性热塑性高聚物,是一种耐腐蚀、使用寿命长的性能优异的高分子材料,也具有蠕变和应力松弛的特性。但是HDPE的质地软、弹性模量低,采用HDPE生产的塑料管材存在着力学强度低、耐热性差、成型收缩率高、易发生蠕变或应力松弛破坏等缺点。因此,需要对HDPE进行增强、改性。
纤维具有许多优良性能,如:强度和模量高、无蠕变、耐超高温、耐疲劳性好、热膨胀系数小且具有各向异性、耐腐蚀性好等。使用纤维增强HDPE可获得高模量、高韧性、轻量化等特点,如碳纤维的抗拉强度可达到3.6-3.8GPa。上海清远管业科技与上海交通大学合作攻关《纤维增强聚乙烯及HDPE双壁缠绕管轻量化的关键技术》,成功开发纤维增强HDPE承插式双壁缠绕管。
纤维增强HDPE承插式双壁缠绕壁管与普通HDPE双壁缠绕管相比,不仅保持了原有的产品特点,如寿命长、安装方便、连接密封性好、可抵抗地基不均匀沉降、施工不受气候条件影响及施工周期短、养护周期长等;还具有突出的力学性能,如高环刚度,在相同单重条件下,该种管材具有更高的环刚度等级(SN≥16,甚至于25以上),在相同环刚度等级下,该种管材所耗原辅材料更少,有效降低生产成本,实现产品轻量化;同时具有高环柔性、高抗冲击、优异的抗蠕变性、
抗环境应力开裂性、耐高低温冲击等力学性能,尤其是对于大口径塑料埋地排水管材而言,能有效地降低不规范施工及使用环境对管材使用寿命的影响,从而提高管道工程质量的安全性。
纤维按成分可分为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维等,按形态和长度可分为连续纤维束、连续纤维布和短纤维。不同的纤维形式,其增强、增韧机理与效果也不尽相同。图(a、b)为纤维增强HDPE缠绕管的应力-应变曲线。尽管纤维增强HDPE缠绕管与非纤维增强HDPE缠绕管具有相同的环刚度,即管径发生3%应变时所需的应力大小是相同的,但是继续增加管材变形时两者的应力曲线则不再重合、各自分开。选择A种增强形式,线性纤维沿着管材缠绕方向铺展开来,不断地吸收着变形所需的应力,同时纤维与树脂之间在微观上发生了相对位移,出现应力屈服现象,直至70%形变时管材仍未破坏、断裂,展现出优异的韧性。选择B种增强形式,经纬交错的纤维犹如钢筋骨架一般牢牢地嵌入在树脂中,限制住了树脂间的滑动、松弛。管材从10%形变时表现出惊人的抵抗变形作用的能力。应力随着应变的增加而不断地增大,直至55%形变时发生破坏。
(b)纤维B增强HDPE管材压缩测试图
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