[发明专利]一种连续纤维增强热塑性复合管道

说明书

技术领域

本发明涉及一种以连续纤维为增强材料，以热塑性树脂为基本体的复合管道，属于双层管技术领域。

背景技术

目前采用纤维增强的热塑性复合管道主要有玻璃纤维增强聚氯乙烯塑料管(GFPVC)、柔性热塑性增强塑料复合管(RTP)、塑铝管和塑钢管。玻璃纤维增强聚氯乙烯塑料管(GFPVC)是在聚氯乙烯树脂中加入一定量的短切玻璃纤维或者是用连续玻璃纤维预浸聚氯乙烯树脂，切成料粒后在挤压机上挤压成型。柔性热塑性增强塑料复合管(RTP)的内层和外层都是高密度聚乙烯(HDPE)，中间层是芳纶纤维增强层；生产工艺是先挤压内层高密度聚乙烯(HDPE)管，然后在其表面正反交错缠绕芳纶纤维增强带，最后挤压高密度聚乙烯(HDPE)外保护层。塑铝管和塑钢管的中间层是铝管或者钢管(如申请号为01114155.7的中国发明专利申请所公开的高强度玻璃钢复合管)，内外挤压一层热塑性塑料。《塑料科技》2007年4月版杂志发表了一篇名为“连续纤维增强热塑性复合材料的制备与成型”的文章，论述了连续纤维增强热塑性塑料片材的制备工艺以及连续纤维增强热塑性塑料制件的成型工艺，并论述了国内连续纤维增强热塑性塑料制品生产工艺的进展。

以上这些增强热塑性压力管道都是在其中间加增强材料形成增强结构层，内外层都是纯塑性树脂层，个别会在中间层加入少量增强短纤维。

发明内容

本发明的目的是将连续纤维增强材料加入到复合管道的各个结构层面中，使产品的设计更灵活、性能更优越、用料最省，达到连续一次性制造出热塑性压力管道。

本发明所公开的一种连续纤维增强型热塑性复合管道包括内衬层、外表面层及增强层，内衬层与外表面层之间包含至少一层增强层。内衬层、外表面层及增强层均是以热塑性树脂为基体，以连续纤维或其织物为增强材料；内衬层与外表面层的连续纤维或其织物含量为40—50％、树脂含量为50—60％；增强层的连续纤维或其织物含量为60—70％、树脂含量为30—40％。热塑性树脂是聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺。连续纤维是玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维。每层结构中的连续纤维或其织物以纵向、缠绕或编织方式铺设。

复合管道的增强层可以包含内侧增强层和外侧增强层两层；内侧增强层以缠绕或编织方式铺设连续纤维或其织物，用聚乙烯树脂浸渍构成内侧增强层的基体；外侧增强层以纵向方式铺设连续纤维或其织物，用聚乙烯树脂浸渍构成外侧增强层的基体；优选方式下，内侧增强层和外侧增强层的树脂含量为35％、纤维含量为65％。复合管道的内衬层以纵向铺设或以编织铺设连续纤维或其织物，用热塑性树脂浸渍构成内衬层的基体；内衬层的树脂含量为60％、纤维含量为40％。复合管道的外表面层以编织方式铺设连续纤维或其织物，用聚乙烯树脂浸渍构成外表面层的基体；外表面层的树脂含量为55％、纤维含量为45％。

复合管道的增强层包含内侧增强层、中间增强层和外侧增强层三层；内侧增强层以缠绕方式铺设连续纤维或其织物，用热塑性树脂浸渍构成内侧增强层的基体；中间增强层以纵向方式铺设连续纤维或其织物，用热塑性树脂浸渍构成中间增强层的基体；外侧增强层以缠绕方式铺设连续纤维或其织物，用热塑性树脂浸渍构成外侧增强层的基体；优选方式下，内侧增强层、中间增强层和外侧增强层的树脂含量为35％、纤维含量为65％。内衬层以纵向铺设或以编织铺设连续纤维或其织物，用热塑性树脂浸渍构成内衬层的基体；内衬层的树脂含量为65％、纤维含量为35％。外表面层以编织方式铺设连续纤维或其织物，用聚乙烯树脂浸渍构成外表面层的基体；外表面层的树脂含量为55％、纤维含量为45％。

本发明所公开的复合管道是以热塑性树脂为基体，其中热塑性树脂主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等。热塑性主聚物树脂及其纤维制品，连续增强纤维主要是玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维等。这种连续纤维增强的热塑性压力管根据管径的大小及使用压力等级的高低可以设计成至少三层或更多层结构，且每一层中都有不同纤维含量的连续纤维或其织物进行增强。每层结构中的连续纤维或其织物以纵向、缠绕或编织方式铺设。

特别是在内衬层与外表面层中加入一定量的连续增强纤维，可以改善和提高其抗冲击、耐老化、耐温性、耐候性等性能，从而使制品获得最佳性能，同时还可以根据制品的规格与使用性能的要求，更加方便灵活对产品结构进行设计，这样就可以使这种多层结构的连续纤维增强型热塑性复合管道的每层结构材料利用与性能得到最佳优化，不仅可以节约大量的材料，而且又比其他纤维增强型热塑性复合管道具有更加优异的力学性能与化学性能。