科创中国

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新材料技术

需求背景

黏结型复合管生产过程中，需要在涤纶有捻工业长丝缠绕后涂覆一层粘接树脂，以达到内衬管、增强层、外包覆层三层结构粘接为一体的结构。问题描述：目前所用粘接树脂型号为EP252。此型号粘结树脂与复合管内衬管、外包覆层粘结效果不是十分理想，经剖面检查后发现部分分层情况。能否有新型粘结树脂代替或将此型号树脂进行改性，以达到更好的粘结效果。应用场景：由于黏结型实壁复合管整体无与伦比的材料性能，完全满足了石油、石化、矿山等特殊环境对管材耐腐蚀、耐高压、耐高温、耐磨损、高阻隔、大口径、造价低、安装简便等综合性能要求。可广泛应用于各种工业管道及市政管道，油气田各种集输流程及管网。

需解决的主要技术难题

环氧树脂（EP）因其高度交联性，导致摩擦磨损性能较差。纳米纤维素（NC）的添加可以改善 EP 质脆、摩擦磨损性能差等缺点，增强复合材料摩擦磨损性能，扩大符合材料应用范围。

期望实现的主要技术目标

通过聚乙二醇（PEG）对 EP252接枝改性，对其进行摩擦磨损测试，研究复合材料的摩擦磨损性能。1）复合材料最佳制备工艺为：反应温度 100℃，反应时间 5 h，三苯基膦（TPP）作催化剂，EP252:PEG=1:1，EP252:水性环氧固化剂=2:1；红外光谱（FT-IR）分析表明 PEG 与 EP252发生化学接枝反应，引入亲水基团；扫描电子显微镜（SEM）观察EP252；透射电子显微镜（TEM）观察EP252粒子分散性及稳定性。（2）TEM 观察分子之间结构紧凑相互缠绕形成网状结构，硅烷偶联剂均匀分散在表面；FT-IR 分析表明成功接枝。（3）摩擦磨损性能及拉伸性能都有大幅度提高，拉伸应力达到 *** MPa，摩擦系数达到 ***，降低 ***%；划痕摩擦磨损试验及超景深划痕形貌显示，摩擦曲线较为平缓，波动较小，摩擦表面较为光滑；通过 SEM 观察复合材料的摩擦表面，分析其摩擦磨损机理以疲劳磨损、磨粒磨损和粘着磨损为主；FT-IR 分析接枝效果，热重（TG）曲线分析复合材料热稳定性能得到改善。

需求解析

解析单位：“科创中国”新材料产业科技服务团（中国颗粒学会） 解析时间：2023-10-08

杨柳

中国颗粒学会

研究员

综合评价

清晰，目前所用粘接树脂型号为EP252。此型号粘结树脂与复合管内衬管、外包覆层粘结效果不是十分理想，经剖面检查后发现部分分层情况。能否有新型粘结树脂代替或将此型号树脂进行改性，以达到更好的粘结效果。应用场景：由于黏结型实壁复合管整体无与伦比的材料性能，完全满足了石油、石化、矿山等特殊环境对管材耐腐蚀、耐高压、耐高温、耐磨损、高阻隔、大口径、造价低、安装简便等综合性能要求。可广泛应用于各种工业管道及市政管道，油气田各种集输流程及管网。

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