连续玻纤增强热塑性预浸带在管道中的应用研究 柔性增强热塑性塑料管，简称为RTP（Reinforced Thermoplastic Pip）

柔性增强热塑性塑料管，简称为RTP（Reinforced Thermoplastic Pip），内层热塑性塑料管，材料为 PE80、PE100等热塑性塑料，外层为保护层，根据需要可选白色（地表铺设防紫外线）或黑色（埋地铺设），中间层选用角度交错缠绕的CFRTP材料作为增强层，其基材可以选择PP或PE，也就是说CFRTP将传统的一些玻纤束、聚酯纤维、钢带等进行代替，该增强层可以为直接缠绕，也可熔融缠绕，在常温甚至在-40℃低温度下均可在管道行业广泛应用，但是，相对于复合材料体系中，HDPE拉伸强度很低，通过连续玻璃纤维增强HDPE制成预浸带后，具有高强度、高模量、高抗冲、比重轻、耐疲劳、热稳定性好、耐腐蚀、低翘曲及环保可回收等优越性能，连续玻璃纤维增强HDPE、PP预浸带在柔性增强热塑性管道（RTP）和大口径引排水管道领域的应用研究是极具影响力的。

笔者采用台州市家得宝科技有限公司生产的连续玻璃纤维增强HDPE预浸带，研究CFRTP材料的界面结合对爆破压力的影响及连续玻纤增强带缠绕层数对管道爆破压力的影响。

1、实验部分

1.1 主要原料

HDPE：中石油、中石化原料

E-Glass：巨石、欧文斯科宁2400tex

1.2 设备仪器

连续玻纤增强HDPE预浸带生产设备:

电子万能试验机：WDW-20KN，吉林省泰和试验机有限公司；

扫描式电子显微镜（SEM）：日本Hi-tachi公司

管道缠绕设备：台州市家得宝科技有限公司；

管道爆破试验机：承德金建检测设备有限公司；

1.3 实验过程

(1) 用连续玻纤增强HDPE预浸带生产设备制备CFRTP材料，该材料厚度：0.3mm；宽度：5mm；长度：300m；玻纤含量：60% ；

(2) 采用PE80基材、直径110mm的HDPE管道作为内管，通过管道缠绕设备缠绕CFRTP增强带，工艺参数：缠绕角度：73°增强带盘：2个

1.4 性能测试

拉伸强度按GB/T 3354-1999《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》在电子万能试验机上进行，拉伸速度为6mm/min；

爆破压力按GB T6111-2003测试；

扫描式电子显微镜（SEM）：对CFRTP材料取样用SEM观察并拍照

2、结果与讨论

2.1、CFRTP材料对比钢带、玻纤束在RTP管道应用中的优势

表1 玻纤束与CFRTP-PP和CFRTP-HDPE在RTP管道中应用的性能对比表

从表1可以看出：1、CFRTP材料拉伸性能比玻纤束要强50%；2、玻纤束在缠绕成管道后性能损耗比较严重。从图1、2可以看出玻纤在CFRTP结构中分布均匀，与热塑性界面结合良好，没有分层、孔隙等缺陷，从而保证了CFRTP材料结构、性能稳定，使其不会在复杂的加工过程中受到二次损耗给成品管道带来潜在性能影响。因此，CFRTP材料对比玻纤束在RTP管道应用中具有绝对的优势。

2.2、CFRTP材料缠绕层数对RTP管道爆破压力的影响

表4 不同CFRTP材料的缠绕层数对RTP管道爆破压力的影响

从表4中可以看出：在相同管径、缠绕角度、CFRTP带宽、增强带盘下，RTP管道的爆破压力随着CFRTP增强带缠绕层数增加而提高。由于CFRTP带材中玻纤与HDPE界面结合良好，使其具有很好拉伸性能和产品稳定性，并且CFRTP带材是连续有规律地缠绕于内管之上，使RTP管道内部所受到的压力能够均匀地分散至各增强层，从而使各增强层均匀承载内部压力。因此随着CFRTP增强带层数的增加，RTP管道的爆破压力必然会不断地增加。

图4 直径110mmCFRTP带73°缠绕照片

3、结论

(1)CFRTP材料对比玻纤束在RTP管道应用中具有更好的稳定性及更高的物理性能。

(2)CFRTP材料比钢带在RTP管应用具有重量更轻的优点。

(3)随着CFRTP增强带层数的增加，RTP管道的爆破压力必然会不断地增加。