可缠绕PVC内衬管及其制备与利用其的非开挖管道修复工艺
技术领域
本发明涉及内衬管以及非开挖管道修复工艺，尤其涉及PVC内衬管，特别地，涉及具有形状记忆功能的可缠绕PVC内衬管及利用其的非开挖管道修复工艺。
背景技术
随着地下管道使用年份的增加，由各种因素造成腐蚀、损坏、泄漏，引发管道失效，轻则导致道路塌陷，交通瘫痪，重则导致污染事故。全面开挖更换新管，工程量巨大，不能在短时间内全面解决问题，而且对地面交通等市政正常活动造成不利影响。近年来，随着社会经济的发展，采取传统修复技术对旧管道进行修复，在漏点多，地下管线复杂等特殊条件下，施工难度大，无法从根本上解决问题。
非开挖修复技术是利用微开挖或不开挖技术对地下管道进行修复的工程技术，具有综合成本低，施工周期短，环境影响小，不影响交通，施工安全性好等优势。用于非开挖管道修复的管材需要便于运输，同时具有抗裂、耐腐蚀、寿命长、气密性好等优点。
然而现有的技术往往不能兼顾这些特点。另外，目前采用的普通的PVC衬管容易冷却、易碎，而且不易安装。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种具有形状记忆功能的可缠绕PVC内衬管，其具有形状记忆功能，在使用前可以将其进行缠绕卷曲，导入管道后加热恢复形状，紧贴管壁实现管道修复，从而完成本发明。
本发明的目的之一在于提供一种可缠绕PVC内衬管，具体体现在以下几个方面：
(1)一种可缠绕PVC内衬管，其中，所述内衬管由包括以下配比的原料制成：
(2)根据上述(1)所述的PVC内衬管，其中，
所述稳定剂为钙锌稳定剂，优选地，所述钙锌稳定剂为双环戊二烯二甲酸锌盐和硬脂酸钙的复合稳定剂；和/或
所述增强添加剂为纤维素，优选所述纤维素为改性纤维素。
(3)根据上述(2)所述的PVC内衬管，其中，
所述改性纤维素如下制备：
步骤a、将纤维素加入溶剂中，然后加入羰基二咪唑，在保护性气氛下、50～70℃反应2～4h；
步骤b、向步骤a的反应体系中加入糠胺，搅拌，于保护性气氛下、50～70℃反应4～8h；
步骤c、向步骤b的反应体系中加入马来酰亚胺基苯酚，搅拌，60～80℃下进行12～48h；
步骤d、反应结束后进行洗涤、离心和干燥，得到所述改性纤维素；
优选地，所述改性纤维素为在纤维素的伯醇羟基上修饰有式(I)所示结构的化合物，
在式(I)中，*表示纤维素的伯醇羟基。
(4)根据上述(3)所述的PVC内衬管，其中，任选地采用D-A化合物替代部分式(I)所示改性纤维素，其中，所述D-A化合物如下制备：
步骤A、于保护性气氛下，将糠醇与马来酰亚胺基苯酚加入二氧六环中，混合，得到反应混合物；
步骤B、对步骤A得到的反应混合物搅拌处理，并于40～100℃下反应6～72h；
步骤C、反应结束后进行浓缩、提纯和干燥处理，得到式(II)所示D-A化合物；
优选地，所述D-A化合物如式(II)所示：
本发明第二方面提供了本发明第一方面所述PVC内衬管的制备方法，具体体现在以下几个方面：
(5)上述(1)至(4)之一所述PVC内衬管的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤I、将PVC树脂、稳定剂、增塑剂和增强添加剂进行共混(优选于高速混合机中)；
步骤II、加入聚氨酯预聚体，继续混合处理，得混合物料；
步骤III、将混合物料加入挤出机中挤出，再经导形模具导形，得到所述PVC内衬管。
本发明第三方面提供了利用本发明第一方面所述可缠绕PVC内衬管或本发明第二方面制备的可缠绕PVC内衬管的非开挖管道修复工艺，具体体现在以下方面：
(6)利用上述(1)至(4)之一所述PVC内衬管或上述(5)所述方法得到的PVC内衬管的非开挖管道修复工艺，包括以下步骤：
步骤1、对PVC内衬管进行缠绕、预热，并将其导入待修复管道；
步骤2、向导入的PVC内衬管内通入加热蒸汽与空气的混合气；
步骤3、提高进气压力，使PVC内衬管“恢复记忆”，紧贴待修复管道内壁；
步骤4、以空气置换加热蒸汽，稳压冷却PVC内衬管；
步骤5、切除PVC内衬管端口的多余部分，优选采用切割机进行。
(7)根据上述(6)所述的非开挖管道修复工艺，其中，在步骤1中，
所述预热如下进行：于95～110℃的蒸汽中处理30～80min；和/或
利用牵引机将PVC内衬管导入待修复管道，牵引速度为5～10米/min。
(8)根据上述(6)所述的非开挖管道修复工艺，其中，在步骤2中，
在PVC内衬管的两侧均塞入旋塞型堵头，分别形成进气口和出气口，设置于进气口的旋塞型堵头与蒸汽发生器及空气压缩机连接；和/或，在进气口和出气口均分别设置有测温装置和测压装置；和/或
向内衬管内通入加热蒸汽与空气时，控制管内的温度不超过110℃；和/或
开始加热时，控制加热蒸汽与空气的组合压力，确保内衬管出口端压力表读数几乎为0kPa；
每10米PVC内衬管加热约4-5分钟。
(9)根据上述(6)所述的非开挖管道修复工艺，其中，在步骤3中，
控制进气口的温度不超过110℃、压力控制在30-35kPa(表压)；和/或
出气口的压力控制在10-15kPa(表压)；和/或
当内衬管出气口端直径比待修复管道直径大25毫米时，用压缩空气替换加热蒸汽，使温度下降；和/或
冷却内衬管至其出气口的温度小于50℃，优选利用空气压缩机的非制冷空气进行冷却。
(10)根据上述(6)至(9)之一所述的非开挖管道修复工艺，其中，
在步骤1之前对待修复管道进行清理和检查；和/或
在步骤5之后检验PVC内衬管修复质量，完成管道修复。
附图说明
图1示出实施例1制备的改性纤维素的红外谱图；
图2示出实施例2制备的D-A化合物的核磁谱图；
图3～5示出实施例8进行管道修复的过程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例和实验例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
本发明一方面提供了一种可缠绕PVC内衬管，所述内衬管由包括以下配比的原料制成：
在进一步优选的实施方式中，所述内衬管由包括以下配比的原料制成：
其中，PVC抗冲性能低、韧性差，本发明通过采用少量的聚氨酯预聚体与PVC复合，在加工过程中聚氨酯预聚体合成为聚氨酯，从而可以利用聚氨酯的高弹性、高韧性对内衬管的抗冲性能进行改善。同时，聚氨酯还可以赋予内衬管一定的耐磨性。
根据本发明一种优选的实施方式，所述聚氨酯预聚体为异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体。
其中，所述聚氨酯预聚体由异氰酸酯与聚醚多元醇或聚酯多元醇在加热下反应得到，或采用现有技术公开的聚氨酯预聚体。
在本发明中，在所述内衬管制备时，将异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体与PVC混合后，再加工得到所述内衬管，这样，聚氨酯预聚体与PVC混合再加工，可以形成互穿网络。
根据本发明一种优选的实施方式，所述稳定剂为钙锌稳定剂。
在进一步优选的实施方式中，所述钙锌稳定剂为双环戊二烯二甲酸锌盐和硬脂酸钙的复合稳定剂。
其中，现有的钙锌稳定剂在含卤素聚合物材料的热稳定性应用中的效果仍然较差。因此，本发明采用的是双环戊二烯二甲酸锌盐和硬脂酸钙的复合，其具有高效热稳定效应的且具有热可逆交联结构，既可以为含卤聚合物热加工过程提供稳定作用，又可以同步实现可逆交联改性，在保持聚合物热塑加工性的同时，提高力学性能。
在更进一步优选的实施方式中，双环戊二烯二甲酸锌盐与硬脂酸钙的用量比为1：(0.5～4)，优选为1：(1.5～3)，更优选为1：(2～2.5)。
具体地，双环戊二烯二甲酸锌盐中的羧酸盐基团不仅可以吸收含PVC材料中释放的HCl，消除HCl的自动催化降解作用，同时可以与PVC链上活泼的Cl发生酯化反应，生成稳定结构，从而实现抑制PVC的降解。同时，因双环戊二烯二甲酸锌盐双端酯化反应会在分子链之间形成交联桥键，从而在赋予PVC热稳定性的同时，提高聚合物的力学性能。
因此，所述稳定剂不仅可以提高热稳定性能，同时还能对PVC进行改性，形成具有D-A可逆结构的交联PVC，其中，聚氨酯穿插其中。
在本发明中，硬脂酸钙与双环戊二烯二甲酸锌盐是复配协同作用，缺少其中一种组分均会使热稳定效果下降，两者具有协同增效作用。
与现有的钙锌稳定剂相比，现有技术所述锌盐为硬脂酸锌，而本发明采用的是具有含双环戊二烯结构的二羧酸锌其与硬脂酸钙复合所达到的热稳定效果远远超过常规的钙锌热稳定剂，具体地，经过实验发现，本发明采用所述复合热稳定剂得到的含卤素聚合物材料在180℃下可以达到长达180min不变色，这种效果在现有技术中均未有过报道，预测原因可能是由于本发明所述二羧酸盐的特殊结构。
根据本发明一种优选的实施方式，所述增强添加剂为纤维素，例如微晶纤维素。
其中，添加纤维素可以在一定程度上提高PVC内衬管的强度，起到增强作用。同时，纤维素具有良好的吸水性，当将其应用于PVC内衬管后，纤维素吸水的同时，可以在PVC表面形成一层亲水膜，所述亲水膜有利于流体带走PVC表面的脏物质，从而达到PVC表面的自清洁效果。
在进一步优选的实施方式中，所述纤维素为改性纤维素。
根据本发明一种优选的实施方式，所述改性纤维素如下制备：
步骤a、将纤维素加入溶剂中，然后加入羰基二咪唑，于保护性气氛(例如氮气氛围)下、50～70℃反应2～4h。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤a中，所述纤维素的平均粒径小于等于100μm。
粒径较小的纤维素在制备过程中，非结晶区被破坏，结晶度高，成为结晶粉体。比表面积增大，一方面有利于纤维素表面的改性，另一方面，增大了纤维素与基质的接触面积，实现补强交联的作用。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤a中，所述纤维素和羰基二咪唑的重量比为(0.2～1.5):(0.5～3)。
在进一步优选的实施方式中，在步骤a中，所述纤维素和羰基二咪唑的重量比为(0.5～1):(0.8～2)。
在更优选的实施方式中，在步骤a中，所述纤维素和羰基二咪唑的重量比为(0.9～1):(0.9～1)，例如1:1。
其中，由于纤维素中伯醇羟基的酯化反应速度明显优于仲醇羟基，因此，在步骤1中，羰基二咪唑与纤维素上的伯醇羟基发生反应，生成含纤维素的酯基咪唑，如式(I-1)所示：
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤a中，所述溶剂选自二氧六环、四氢呋喃和二甲基甲酰胺中的一种或几种。
在进一步优选的实施方式中，所述溶剂选自二氧六环和/或二甲基甲酰胺，例如二甲基甲酰胺。
其中，所述溶剂选择原料的良溶剂，并优选易于除去且沸点高于反应温度的溶剂，这样，易于后处理
步骤b、向步骤a的反应体系中加入糠胺，搅拌，于保护性气氛下、50～70℃反应4～8h。
根据本发明一种优选的实施方式，羰基二咪唑与糠胺的摩尔比为(0.8～1.2):1。
在进一步优选的实施方式中，羰基二咪唑与糠胺的摩尔比为(0.9～1.1):1。
在更进一步优选的实施方式中，羰基二咪唑与糠胺的摩尔比为(0.98～1.02):1，例如1:1。
步骤c、向步骤b的反应体系中加入马来酰亚胺基苯酚，搅拌，60～80℃下进行12～48h。
根据本发明一种优选的实施方式，糠胺与马来酰亚胺基苯酚的摩尔比为(0.8～1.2):1。
在进一步优选的实施方式中，糠胺与马来酰亚胺基苯酚的摩尔比为(0.9～1.1):1。
在更进一步优选的实施方式中，糠胺与马来酰亚胺基苯酚的摩尔比为(0.98～1.02):1，例如1:1。
其中，在进行D-A反应时，糠胺与马来酰亚胺基苯酚的最佳摩尔用量比为1:1。
在步骤a～c的反应中，空气会对整个反应具有一定的影响，尤其对步骤c的Diels-Alder反应，因此优选本发明整个反应过程中，在保护性气体氛围中进行，具体地，反应容器进行干燥处理后加料，通入保护性气体排空气后密封。
步骤d、反应结束后进行洗涤、离心和干燥，得到所述改性纤维素。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤d中，采用丙酮进行洗涤，然后通过离心将洗涤液去除，最后进行干燥。
在进一步优选的实施方式中，反复洗涤与离心2～4次，例如3次。
其中，洗涤、离心的目的是将未反应的羰基二咪唑、糠胺和带有马来酰亚胺基苯酚除去，得到所述改性纤维素。
在本发明中，优选地，所述改性纤维素为在纤维素的伯醇羟基上修饰有式(I)所示结构的化合物。
在式(I)中，*表示纤维素的伯醇羟基。其中，在纤维素上修饰有多个式(I)所示结构，而在式(I)的结构中含有D-A可逆键，同时末端还含有活泼氢。
式(I)中的活泼氢可以与聚氨酯中的异氰酸酯进行反应，形成可逆交联键，因此，所述可逆交联键可以作为交联剂使得添加的聚氨酯材料具有交联网络结构。这样，穿插于PVC中的聚氨酯之间发生交联又赋予了材料另一层交联网络(第一层是PVC之间的交联网络)，故而进一步提高了材料的形状记忆性能。同时，所述纤维素结构上还含有多个D-A键，也赋予了聚氨酯D-A可逆性。
需要注意的是，在纤维素上含有多个仲羟基，但是由于仲羟基周围强大的位阻存在，而使得纤维素上的仲羟基很难与异氰酸酯反应，而是式(I)的末端酚羟基与异氰酸酯反应，形成可逆键，赋予聚氨酯双可逆交联网络。
在本发明中，发明人经过大量研究，在体系中不仅引入了D-A可逆结构(高温下有失效的可能)，还引入了酚羟基与异氰酸酯的反应，形成可逆键，因此，即使高温下D-A键失效，酚羟基与异氰酸酯的可逆键也不会完全失去可逆性，维持材料的形状记忆功能。
根据本发明一种优选的实施方式，任选地采用式(II)所示D-A化合物替代部分式(I)所示改性纤维素。
式(I)所示改性纤维素虽然可以提高材料的强度，但是其在聚氨酯中的用量不宜太多，否则会造成聚氨酯材料力学性能的严重降低。因此，在本发明中，采用式(II)所示D-A化合物替换部分改性纤维素。式(II)所示D-A化合物不仅含有D-A可逆键，同时，末端的酚羟基上的活泼氢与异氰酸酯的反应在高温下具有可逆性，从而赋予得到的聚氨酯除D-A可逆交联键外另一种可逆交联键。因此，将式(II)所示D-A化合物用于体系中，使穿插于PVC中的聚氨酯具有双可逆交联体系。
在进一步优选的实施方式中，D-A化合物与改性纤维素的用量比为(1～10):1，优选为(2～5)：1。
根据本发明一种优选的实施方式，式(II)所示D-A化合物如下获得：
步骤A、于保护性气氛下，将糠醇与马来酰亚胺基苯酚加入二氧六环中，混合，得到反应混合物；
步骤B、对步骤A得到的反应混合物搅拌处理，并于40～100℃下反应6～72h；
步骤C、反应结束后进行浓缩、提纯和干燥处理，得到式(II)所示D-A化合物。
其中，空气会对Diels-Alder反应具有一定的影响，因此本发明整个反应过程中，在保护性气体氛围中进行，具体地，反应容器进行干燥处理后加料，通入保护性气体排空气后密封。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤A中，糠醇与马来酰亚胺基苯酚的摩尔比为(0.8～1.2):1。
在进一步优选的实施方式中，在步骤A中，糠醇与马来酰亚胺基苯酚的摩尔比为(0.9～1.1):1。
在更进一步优选的实施方式中，在步骤A中，糠醇与马来酰亚胺基苯酚的摩尔比为(0.98～1.02):1，例如1:1。
其中，在进行D-A反应时，糠醇和马来酰亚胺基苯酚的最佳摩尔用量比为1:1。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤B中，所述反应如下进行：于60～80℃下进行12～48h。
在进一步优选的实施方式中，在步骤B中，所述反应如下进行：于80℃下进行24h。
其中，反应时间应该严格控制，若反应时间过短，反应化合物的转化率低，反应不完全；若反应时间过长，反应体系剩余糠醇和马来酰亚胺基苯酚的量极少，导致反应速率降低且效率下降。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤C中，所述提纯如下进行：先采用丙酮溶解浓缩得到的产物，然后采用无水乙醚进行沉淀。
在进一步优选的实施方式中，所述提纯如下进行：反复溶解沉淀2～4次，例如3次。
其中，提纯的目的是将未反应完全的糠醇或马来酰亚胺基苯酚除去，得到较为纯净的化合物。
根据本发明一种优选的实施方式，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三甲苯酯和葵二酸二异辛酯中的一种或几种。
在进一步优选的实施方式中，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛脂和/或邻苯二甲酸二丁酯。
本发明第二方面提供了本发明第一方面所述内衬管的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤I、将PVC树脂、稳定剂、增塑剂和增强添加剂进行共混(优选于高速混合机中)；
步骤II、加入聚氨酯预聚体，继续混合处理，得混合物料；
步骤III、将混合物料加入挤出机中挤出，再经导形模具导形，得到所述PVC内衬管。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤I中，在共混前对PVC树脂、稳定剂、增塑剂和增强添加剂进行研磨处理。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤I中，共混进行5～30min，优选10～20min。
在进一步优选的实施方式中，在步骤I中，共混于25～60℃下进行。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤II中，继续混合处理5～20min，优选6～15min。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤III中，挤出温度为180～195℃，优选185～190℃。
根据本发明一种优选的实施方式，所述导形模具为C型、U型或H型等，使制得的PVC内衬管的横截面为C型、U型或H型等。
其中，在制得的PVC内衬管硬化前，将聚氯乙烯内衬管绕在盘轴上，从而减小了其占用的空间，方便了运输和使用。
本发明第三方面提供了利用本发明第一方面所述可缠绕PVC内衬管或本发明第二方面制备的可缠绕PVC内衬管的非开挖管道修复工艺，包括以下步骤：
步骤1、对PVC内衬管进行缠绕、预热，并将其导入待修复管道。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤1中，将PVC内衬管缠绕于圆盘上。
其中，如果在PVC内衬管制备中直接进行了导形并缠绕，则可以直接进行预热。
在进一步优选的实施方式中，在步骤1中，将缠绕有PVC内衬管的圆盘推入封闭拖车，通入蒸汽，对PVC内衬管预热。
在更进一步优选的实施方式中，所述预热如下进行：于95～110℃的蒸汽中处理30～80min，优选于100～105℃的蒸汽中处理40～60min。
其中，预热的目的是将内衬管热处理至75-85℃较佳。
根据本发明一种优选的实施方式，利用牵引机将PVC内衬管导入待修复管道。
具体地，如图3所示，将封闭拖车置于待修复管道上游开口的一侧(例如图3中的A井)，将牵引机置于待修复管道下游开口的另一侧(例如图3中的B井)。
在进一步优选的实施方式中，通过牵引机(的钢索)将PVC内衬管从待修复管道上游开口的一侧牵引至另一侧。
其中，将预热软化的扁平型PVC内衬管径向折叠成U型，并与牵引机的钢索连接(若PVC内衬管产品原为挤压成截面为空心H型管时无需径向折叠而直接连接)，启动牵引机，缓缓地将预热软化的PVC内衬管导入待修复管道(如图3所示)。预热软化的PVC内衬管应在近似匀速的条件下从轮轴上展开，被拉入待修复管道。
在更进一步优选的实施方式中，牵引速度为5～10米/min。
其中，内衬管拉入待修复管道的速度取决于内衬管公称直径及现场条件，一般为每分钟5-10米，导入速度应根据内衬管的温度、所需拉力和磨损风险等因素进行适当调整。
根据本发明一种优选的实施方式，在PVC内衬管导入至待修复管道出口处并达到预留长度后，在待修复管道入口处割断PVC内衬管，完成PVC内衬管的导入。
步骤2、向导入的PVC内衬管内通入加热蒸汽与空气的混合气。
根据本发明一种优选的实施方式，在PVC内衬管的两侧均塞入旋塞型堵头，分别形成进气口和出气口。
其中，所述旋塞型堵头采用现有技术公开的旋塞型堵头。
在进一步优选的实施方式中，设置于进气口的旋塞型堵头与蒸汽发生器及空气压缩机连接。
其中，由蒸汽发生器引出的蒸汽在近似常压下慢慢地通入、完全地加热内衬管。蒸汽缓慢释放到内衬管内部，充分地加热内衬管。同时，通过加入由空气压缩机引出的空气调整进入内衬管的蒸汽，以确保温度不会太高。
在更进一步优选的实施方式中，在进气口和出气口均分别设置有测温装置和测压装置。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤2中，向内衬管内通入加热蒸汽与空气时，控制管内的温度不超过110℃。
在进一步优选的实施方式中，在步骤2中，开始加热时，控制加热蒸汽与空气的组合压力，确保内衬管出口端压力表读数几乎为0kPa。
在更进一步优选的实施方式中，在步骤2中，每10米PVC内衬管加热约4-5分钟。
步骤3、提高进气压力，使PVC内衬管“恢复记忆”，紧贴待修复管道内壁。
其中，调整进气口和出气口的控制阀门，提高进入内衬管的空气和水蒸汽的合并压力，使管材恢复所记忆的圆形截面形状，实现吹胀贴壁。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤3中，控制进气口的温度不超过110℃、压力控制在30-35kPa(表压)。
在进一步优选的实施方式中，在步骤3中，出气口的压力控制在10-15kPa(表压)，确保足够量的空气携带足量的热能。
其中，应用“热”工艺，通过内部压力促成内衬管径向膨胀。
在更进一步优选的实施方式中，逐渐提高管内压力，控制出气口的压力达到20-25kPa(表压)，再进一步达到40-50kPa(表压)。
其中，出口压力达到20-25kPa(表压)时，内衬管将拓展到其产品挤出成型的外径；出口压力达到40-50kPa(表压)时，待修复管道的过渡区域(如管件处、管道连接处)及内衬管出口堵头处，内衬管径向膨胀至略大于待修复管道的直径。
在本发明中，以出气口的表压作为监控指标，通常情况下，内衬管吹胀贴壁，并与待修复管道紧密配合所需的压力一般不超过55kPa(表压)。当然，所需的压力可以随地下水残留和其他场地条件而进行调整。排出蒸汽的温度、工艺处理时间和内衬管出口端的可视性观察，可以提供内衬管的可延展性的最佳估计。
需要强调的是，在本发明中，不需要应用撑圆设备或“刮刀”型设备去拓展或扩大内衬管，这样的工艺不能带来明显的效果，在某些情况下，甚至可能损害内衬管。
步骤4、以空气置换加热蒸汽，稳压冷却PVC内衬管。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤4中，当内衬管出气口端直径比待修复管道直径大25毫米时，用压缩空气替换加热蒸汽，使温度下降。
在进一步优选的实施方式中，在步骤4中，同时允许压力增加到55-60kPa(表压)。
其中，以提高压力的方式使内衬管进一步紧贴在原有管道上。实际操作时使用的最大压力不应超过80kPa(表压)。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤4中，冷却内衬管至其出气口的温度小于50℃，优选利用空气压缩机的非制冷空气进行冷却。
其中，内衬管的稳压冷却，可以保证内衬管的紧密嵌合，帮助阻止热诱导收缩现象的发生。
在进一步优选的实施方式中，任选地采用冷却器进一步降低冷却空气的温度，使内衬管出气口的温度小于38℃或更低。
其中，稳压冷却后，内衬管与待修复管道紧密配合，在管件或管道连接处通常出现由于贴合而形成的凹面。
步骤5、切除PVC内衬管端口的多余部分，优选采用切割机进行。
其中，内衬管冷却后，旋塞型堵头应拆除，延伸到待修复管道以外的内衬管要根据项目设计要求，用切割机切除PVC内衬管端口多余部分。一般情况下，内衬管可以伸长至少80-100毫米，加热完成内衬管扩口，维持与待修复管道口的紧密配合。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤1之前对待修复管道进行清理和检查。
待修复管道应根据国家有关安全规定对管道内部气体进行检测，不应有有毒、易燃气体存在。清除待修复管道内部的锈蚀物、杂质及管壁突起物，清理可以采用高速喷射清洗机或机械驱动设备完成，也可以采用压缩空气或水等介质推动清洗器进行管道内部的清洗。管道检查应由专业工作人员利用工业内窥电视完成，确定任何会妨碍PVC内衬管插入及正常复原的障碍和因素。
根据本发明一种优选的实施方式，在步骤5之后检验PVC内衬管修复质量，完成管道修复。
其中，PVC内衬管的表观质量检验可以通过工业内窥电视检查，复原管道内部应是连续的，并紧贴在原有管道的内壁上；修复完成后的管道应按原管道设计要求进行压力试验；提供交工资料(PVC内衬管出厂合格证和质量说明书、工程设计文件、PVC内衬管施工记录、试压记录等)，完成管道修复工作。
本发明使用具有记忆功能的可缠绕聚氯乙烯(PVC)内衬管的非开挖管道修复工艺，主要适用于地下管道、涵洞的修复，特别是埋地排水、排污管道的结构性修复、恢复管道结构的完整性，以及对工业用埋地排污管道内进行防腐施工。
本发明公开的非开挖管道修复工艺，具有工艺简单、修复快捷、施工效率高，综合成本低，节约能源资源，施工安全，环境影响小等优势。加之使用具有记忆功能的可缠绕聚氯乙烯(PVC)内衬管，在其制造过程中引入热可逆共价交联，提高了PVC管材的刚度，而且保持了PVC材料的热塑加工性，修复后的管道的强度、韧性、延展性及与原管道紧密配合等方面性能优异，也能耐受化学腐蚀和磨损、不会降解受损，使用寿命长。
本发明所具有的有益效果包括：
(1)本发明所述PVC内衬管具有优良的力学性能、抗冲击强度，其抗冲击强度是普通硬质PVC管的10倍以上；
(2)本发明所述PVC内衬管具有良好的尺寸稳定性，不泄漏、耐酸碱腐蚀，使用寿命长等优点；
(3)本发明所述PVC内衬管中PVC与聚氨酯呈互穿网络结构，且PVC形成交联网络，聚氨酯也形成了一层交联网络，赋予材料双网络交联；同时，PVC的交联网络和聚氨酯的交联网络均具有热可逆性；
(4)本发明所述内衬管修复工艺具有工艺简单、修复快捷、施工效率高，综合成本低，节约能源资源，施工安全，环境影响小等优势；
(5)本发明所述内衬管修复工艺使用具有记忆功能的可缠绕聚氯乙烯(PVC)内衬管，在其制造过程中引入热可逆共价交联，提高了PVC管材的刚度，而且保持了PVC材料的热塑加工性，修复后的管道的强度、韧性、延展性及与原管道紧密配合等方面性能优异，也能耐受化学腐蚀和磨损、不会降解受损，使用寿命长；
(6)同时，所述工艺通过严格控制温度和压力，实现了PVC材料的形状记忆恢复，内衬管与待修复管道紧密配合；同时，在形状恢复的过程中不需要应用任何撑圆设备或“刮刀”型设备去拓展或扩大内衬管。
实施例
以下通过具体实施例进一步描述本发明。不过这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。
实施例1 改性纤维素的制备
将11.5g平均粒径为90μm的微晶纤维素分散到115mL的二甲基甲酰胺溶剂中，然后按照微晶纤维素与羰基二咪唑的质量比为1:1加入11.5g羰基二咪唑，在氮气氛围中，60℃下反应3h；按照羰基二咪唑和糠胺的摩尔比1:1加入6.88g糠胺，在氮气氛围中，60℃下反应6h；最后按照Diels-Alder反应官能团摩尔比1:1加入13.42g马来酰亚胺基苯酚，在氮气氛围中，80℃下反应24h。反应结束后，旋蒸回收溶剂，用丙酮洗涤产物并离心回收溶剂，反复洗涤离心3次后干燥，得到所述改性纤维素。
对实施例1得到的产物进行红外检测，在进行红外检测时：仪器：Thermo Nicolet6700智能傅里叶红外光谱仪(赛默飞世尔科技分子光谱部)，采用KBr压片法对实施例1产物进行红外表征，结果如图1所示。
由图1可以看出，1200cm-1为Diels-Alder环加成特征基团的吸收峰，尤其是在1705cm-1的C＝O的特征基团吸收峰的旁边出现了1770cm-1强的吸收峰，此峰为Diels-Alder加成物中C＝C双键特征基团的吸收峰，837cm-1为苯环特征基团的吸收峰。上述提示，所得产物中包含以下基团：D-A可逆键、苯环(即可推测马来酰亚胺基苯酚成功参与反应，赋予改性纤维末端酚羟基)。
实施例2 D-A化合物的制备
称取35.0g马来酰亚胺基苯酚、18.1g糠醇、160mL的二氧六环加入到体积为1000mL经预先干燥的反应器中，加入磁子，充氮气排空气2分钟后封口，置于80℃的恒温水浴中加热进行环加成反应24h。反应结束后，旋蒸回收溶剂，用丙酮溶解产物，再用无水乙醚进行沉淀，反复溶解沉淀3次后干燥，得到所述D-A化合物。
实施例2得到的产物进行核磁检测，其中，仪器：AV400核磁共振波谱仪(瑞士BRUCKER公司)，溶剂为氘代DMSO，检测结果如图2所示。
由图2可以看出，9.75ppm处的峰对应为酚羟基上的氢(a)，6.96ppm和6.84ppm处的峰对应为苯环上的氢(b和c)，6.57ppm处的峰对应为呋喃环Diels-Alder加成后生成的双键上的氢(h)，5.17ppm处的峰对应为呋喃环上双键Diels-Alder加成后形成的叔碳上的氢(e)，5.00ppm处的峰对应为糠醇羟基上的氢(g)，4.07ppm和3.75ppm处的峰对应为与呋喃环相连的亚甲基氢(f)，3.16ppm和2,99ppm处的峰对应为酰亚胺环上双键Diels-Alder加成后生成的叔碳上的氢(d1和d2)。
实施例3 聚氨酯预聚体的合成
称取175g二苯基甲烷二异氰酸酯、200g PTMG1000(聚四氢呋喃醚二醇)加入到干燥清洁的反应容器中，机械搅拌，氮气保护，置于80℃的恒温油浴中加热反应2h，得到聚氨酯预聚体。
实施例4 PVC内衬管的加工
将100kg PVC树脂、1kg双环戊二烯二甲酸锌盐、3kg硬脂酸钙、2kg邻苯二甲酸二辛脂、2kg实施例1制备的改性纤维素和4kg实施例2制备的D-A化合物加入高速混合机中，并于40℃下共混10min。
加入5kg实施例3制备的聚氨酯预聚体，继续共混处理6min，得混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机中185℃挤出，当管材温度降至75℃时通过U型导形模具进行导形，并卷绕处理，得到所述PVC内衬管。
实施例5 PVC内衬管的加工
将100kg PVC树脂、2kg双环戊二烯二甲酸锌盐、3kg硬脂酸钙、4kg邻苯二甲酸二丁酯、1kg实施例1制备的改性纤维素和3kg实施例2制备的D-A化合物加入高速混合机中，并于30℃下共混10min。
加入10kg实施例3制备的聚氨酯预聚体，继续共混处理15min，得混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机中190℃挤出，当管材温度降至80℃时通过U型导形模具进行导形，并卷绕处理，得到所述PVC内衬管。
实施例6 PVC内衬管的加工
将100kg PVC树脂、1kg双环戊二烯二甲酸锌盐、2.5kg硬脂酸钙、6kg邻苯二甲酸二辛脂、1kg实施例1制备的改性纤维素和4kg实施例2制备的D-A化合物加入高速混合机中，并于40℃下共混10min。
加入10kg实施例3制备的聚氨酯预聚体，继续共混处理6min，得混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机中185℃挤出，当管材温度降至75℃时通过U型导形模具进行导形，并卷绕处理，得到所述PVC内衬管。
实施例7 PVC内衬管的加工
将100kg PVC树脂、1kg双环戊二烯二甲酸锌盐、2kg硬脂酸钙、8kg邻苯二甲酸二辛脂、0.5kg实施例1制备的改性纤维素和3kg实施例2制备的D-A化合物加入高速混合机中，并于40℃下共混20min。
加入20kg实施例3制备的聚氨酯预聚体，继续共混处理6min，得混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机中185℃挤出，当管材温度降至75℃时通过U型导形模具进行导形，并卷绕处理，得到所述PVC内衬管。
实施例8 非开挖管道修复过程
检查管道并采取措施清除待修复管道内部的锈蚀物、杂质及管壁突起物。
采用实施例7制备的PVC内衬管进行管道修复，首先，将卷绕的PVC内衬管进行推入封闭拖车，通入100℃的蒸汽处理40min；然后将封闭拖车置于待修复管道上游开口的一侧(例如图3中的A井)，将牵引机置于待修复管道下游开口的另一侧(例如图3中的B井)，以10米/min的速度将PVC内衬管牵引至待修复管道内，并在入口处割断PVC内衬管。
在PVC内衬管两侧均塞入旋塞型堵头，一端的旋塞型堵头与蒸汽发生器和空气压缩机连接，形成进气口，相应地，另一端为出气口；向内衬管内通入加热蒸汽和控制，调节进气口和出气口的控制阀门，提高进入内衬管的空气和水蒸汽的合并压力，确保内衬管出口端压力表读数几乎为0kPa，并控制进口温度不超过110℃。(如图4所示)
逐渐地，进口压力控制在30-35kPa(表压)，出口压力控制在10-15kPa(表压)，确保足够量的空气携带足量的热能。继续提高压力，随压力逐渐升高，出口压力达到20-25kPa(表压)时，内衬管将拓展到其产品挤出成型的外径；出口压力达到40-50kPa(表压)时，待修复管道的过渡区域(如管件处、管道连接处)及内衬管出口堵头处，内衬管径向膨胀至略大于待修复管道的直径。通过内部压力促成径向膨胀的“热成型”，实现内衬管吹胀，并与待修复管道紧密配合。
内衬管出口端扩大至比待修复管道直径大25毫米左右，用压缩空气替换加热蒸汽，使温度下降，同时允许压力增加到55-60kPa(表压)。内衬管的稳压冷却，保证内衬管的紧密嵌合。使用空气压缩机的空气来冷却内衬管，一直到内衬管出口温度显示小于38℃或更低。(如图5所示)
用切割机切除PVC内衬管端口多余部分，并完成内衬管扩口。内衬管冷却后，拆除堵头，将延伸到待修复管道以外的内衬管保留80-100毫米，用切割机切除PVC内衬管端口多余部分，加热完成内衬管扩口，维持与待修复管道口的紧密配合。
对PVC内衬管的表观质量进行检验，可以通过工业内窥电视检查，修复完成后的管道应按原管道设计要求进行压力试验，此后提供交工资料，完成管道修复工作。
修复后，PVC内衬管紧密贴合原管道。
实施例9 非开挖管道修复过程
重复实施例8的过程，区别在于，分别采用实施例4～6制备的PVC内衬管分别进行管道修复。
修复后，PVC内衬管紧密贴合原管道。
对比例
对比例1
重复实施例7中的过程，区别在于：采用3.5g 1,4-丁二醇替代实施例7中改性纤维素和D-A化合物。
发现在PVC管材制备时，材料的可塑性变差，原因在于其穿插于PVC材料中形成一层交联结构，并且，所述交联结构不具有热可逆性，导致可塑性降低。
以上结合优选实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本发明的阐述性解释，并不对本发明的保护范围构成任何限制。在不超出本发明精神和保护范围的情况下，可以对本发明技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本发明的保护范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
