[发明专利]一种连续纤维增强热塑性复合管及其成型方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种连续纤维增强热塑性复合管及其成型方法。

背景技术

石油天然气开采对国家的重要性是众所周知的。石油天然气开采业过去绝大部分采用的是各种钢管，最突出的问题是腐蚀。随着产业的发展和技术的进步，迫切需要突破传统管道的局限，寻求技术和经济性能更好的新型管道。近年石油天然气 行业越来越多地采用非金属管道。在中国，由于石油天然气资源很多在沙漠，沼泽，海洋和海滩（从浅海到深海）中，耐腐蚀抗高压又柔韧可曲挠，可以制成很长连续 盘管的增强热塑性塑料管（RTP）相比于金属管道就具有了独特的优势。

RTP 复合管道生产工艺先进、成本低、性能优良、施工费用少且技术易 配套，为此深受世界各国的普遍重视，欧美、德、法、英、日、俄等国家早在 70年代就开始研究 RTP 复合管的生产技术，目前已经进入工业化生产阶段。目前我过对于RTP的生产研究处于起步阶段，相关产品生产技术亟需升级。

中国专利201220074379.7一种玻璃纤维增强热塑性塑料管中公布了一种玻璃纤维增强热塑性塑料管，分为内层，增强层及保护层，所述保护层材料为玻璃纤维粗纱或玻璃纤维绳或经玻璃纤维表面处理过的绳类，经过涂塑方法成为增强带进行缠绕成管，由于热塑性树脂的黏度大，粗纱和玻纤绳以及玻纤处理的绳类很难能与之充分浸润，从而导致干纱较多，很难达到设计的理论强度，若要达到理论强度须加层，必然导致RTP管的刚性增加，不利于其成盘卷曲及运输，最重要的是会导致其成本增加，不利于其推广。

中国专利201220580156.8一种玄武岩纤维增强热塑性塑料管，包括内衬管、缠绕在内衬管外的纤维增强层和套在纤维增强层外的外保护套，虽然玄武岩纤维增强热塑性复合材料已经进行开发，大多都是在实验阶段的产品，且玄武岩纤维分散难，与热塑性树脂结合力差，相应的相容剂，接枝剂开发不到位，价格和性能方面根本与玻纤增强热塑性复合材料比，其应用只能制作相关概念性产品，无法达到量产甚至是民用。

中国专利201220738914.4一种连续纤维增强管中公布了，包括管体，及在管体外部设有外保护层，在管体和外保护层之间设有螺旋绕包在管体外壁上的若干层连续纤维增强热塑

性复合材料预浸带层。目前这种管子国内采用的都是传统方法，先挤出热塑性内管，再在内管上缠绕增强层，最后挤出外表面保护层，这种方法管子的成型方法属于三部成型法，制作过程多，要求加工精度高。且目前，成熟的欧洲生产线大约需要2000-3000万人民币，国内的生产线还在研发阶段，预计也需要1000万人民币以上，这种高成本投入，低效率生产阻碍了RTP管的应用。

发明内容

本发明的目的第一目的在于提供一种连续纤维增强热塑性复合管。

本发明的目的第二目的在于提供一种连续纤维增强热塑性复合管的成型方法。

本发明的第一目的是这样实现的，挤出层、缠绕增强层，两者交替缠绕。

本发明的第二目的是这样实现的，(1)首先旋转缠绕模具，使用双螺杆挤出机将短切纤维增强热塑性树脂从挤出模头处挤出熔融树脂后与经过预热后经过张力调节处理过的按照45°/-45°的两层连续纤维增强单向带通过辊压装置与缠绕模具进行缠绕，缠绕的层数按照管材使用的环境技术要求进行计算缠绕；

（2）当缠绕层数达到设计要求后，使用双螺杆挤出机将热塑性树脂从挤出模头处挤出熔融树脂通过辊压装置与缠绕模具进行缠绕，当圈缠绕结束后进行滚轴牵引、冷却、收卷。

将与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1、本发明方法中的原料及设备，包括对预浸料及成型方法的选择，可以做到设备简单，价格低廉，工艺要求不高，整机管材的模具缠绕速度，即为生产速度，连续生产，提高能效。

2、发明方法中所使用的设备的令一独特之处在于材料结构，通过多层缠绕结构，满足管材的可设计性，使管材在达到要求，不会又多余的材料添加，保证材料性能的最大化输出，既减轻重量，又降低管材成本；通过短纤复合材料与连续纤维复合材料的结合，管材可以保持柔性管的特性，使得管材可以盘卷，运输方便，通过纤维以一定角度垂直缠绕的复合使得管材抗高压的能力更为出色；

3、本发明方法中所使用的设备独特之处在于其工艺方式，将连续纤维增强热塑性预浸带与熔融热热塑性树脂经过压辊使其在熔融状态下融合，融合效果好，采用挤缠结合方式既保证了增强层纤维的连续性，也使得管材从传统分步成型的三层结构管变为一次成型法；