[發明專利]一種連續纖維增強熱塑性復合管及其成型方法

在審

• 申請號: 201610638574.0
• 申請日: 2016-08-08
• 公開（公告）號: CN106827576A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 周海燕
• 申請（專利權）人: 山東極威新材料科技有限公司
• 主分類號: B29C70/32
• 分類號: B29C70/32;B29C70/54;B29C53/60;F16L9/14;B29L23/00
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技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種連續纖維增強熱塑性復合管及其成型方法。

背景技術

石油天然氣開采對國家的重要性是眾所周知的。石油天然氣開采業過去絕大部分采用的是各種鋼管，最突出的問題是腐蝕。隨著產業的發展和技術的進步，迫切需要突破傳統管道的局限，尋求技術和經濟性能更好的新型管道。近年石油天然氣 行業越來越多地采用非金屬管道。在中國，由于石油天然氣資源很多在沙漠，沼澤，海洋和海灘（從淺海到深海）中，耐腐蝕抗高壓又柔韌可曲撓，可以制成很長連續 盤管的增強熱塑性塑料管（RTP）相比于金屬管道就具有了獨特的優勢。

RTP 復合管道生產工藝先進、成本低、性能優良、施工費用少且技術易 配套，為此深受世界各國的普遍重視，歐美、德、法、英、日、俄等國家早在 70年代就開始研究 RTP 復合管的生產技術，目前已經進入工業化生產階段。目前我過對于RTP的生產研究處于起步階段，相關產品生產技術亟需升級。

中國專利201220074379.7一種玻璃纖維增強熱塑性塑料管中公布了一種玻璃纖維增強熱塑性塑料管，分為內層，增強層及保護層，所述保護層材料為玻璃纖維粗紗或玻璃纖維繩或經玻璃纖維表面處理過的繩類，經過涂塑方法成為增強帶進行纏繞成管，由于熱塑性樹脂的黏度大，粗紗和玻纖繩以及玻纖處理的繩類很難能與之充分浸潤，從而導致干紗較多，很難達到設計的理論強度，若要達到理論強度須加層，必然導致RTP管的剛性增加，不利于其成盤卷曲及運輸，最重要的是會導致其成本增加，不利于其推廣。

中國專利201220580156.8一種玄武巖纖維增強熱塑性塑料管，包括內襯管、纏繞在內襯管外的纖維增強層和套在纖維增強層外的外保護套，雖然玄武巖纖維增強熱塑性復合材料已經進行開發，大多都是在實驗階段的產品，且玄武巖纖維分散難，與熱塑性樹脂結合力差，相應的相容劑，接枝劑開發不到位，價格和性能方面根本與玻纖增強熱塑性復合材料比，其應用只能制作相關概念性產品，無法達到量產甚至是民用。

中國專利201220738914.4一種連續纖維增強管中公布了，包括管體，及在管體外部設有外保護層，在管體和外保護層之間設有螺旋繞包在管體外壁上的若干層連續纖維增強熱塑

性復合材料預浸帶層。目前這種管子國內采用的都是傳統方法，先擠出熱塑性內管，再在內管上纏繞增強層，最后擠出外表面保護層，這種方法管子的成型方法屬于三部成型法，制作過程多，要求加工精度高。且目前，成熟的歐洲生產線大約需要2000-3000萬人民幣，國內的生產線還在研發階段，預計也需要1000萬人民幣以上，這種高成本投入，低效率生產阻礙了RTP管的應用。

發明內容

本發明的目的第一目的在于提供一種連續纖維增強熱塑性復合管。

本發明的目的第二目的在于提供一種連續纖維增強熱塑性復合管的成型方法。

本發明的第一目的是這樣實現的，擠出層、纏繞增強層，兩者交替纏繞。

本發明的第二目的是這樣實現的，(1)首先旋轉纏繞模具，使用雙螺桿擠出機將短切纖維增強熱塑性樹脂從擠出模頭處擠出熔融樹脂后與經過預熱后經過張力調節處理過的按照45°/-45°的兩層連續纖維增強單向帶通過輥壓裝置與纏繞模具進行纏繞，纏繞的層數按照管材使用的環境技術要求進行計算纏繞；

（2）當纏繞層數達到設計要求后，使用雙螺桿擠出機將熱塑性樹脂從擠出模頭處擠出熔融樹脂通過輥壓裝置與纏繞模具進行纏繞，當圈纏繞結束后進行滾軸牽引、冷卻、收卷。

將與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：

1、本發明方法中的原料及設備，包括對預浸料及成型方法的選擇，可以做到設備簡單，價格低廉，工藝要求不高，整機管材的模具纏繞速度，即為生產速度，連續生產，提高能效。

2、發明方法中所使用的設備的令一獨特之處在于材料結構，通過多層纏繞結構，滿足管材的可設計性，使管材在達到要求，不會又多余的材料添加，保證材料性能的最大化輸出，既減輕重量，又降低管材成本；通過短纖復合材料與連續纖維復合材料的結合，管材可以保持柔性管的特性，使得管材可以盤卷，運輸方便，通過纖維以一定角度垂直纏繞的復合使得管材抗高壓的能力更為出色；

3、本發明方法中所使用的設備獨特之處在于其工藝方式，將連續纖維增強熱塑性預浸帶與熔融熱熱塑性樹脂經過壓輥使其在熔融狀態下融合，融合效果好，采用擠纏結合方式既保證了增強層纖維的連續性，也使得管材從傳統分步成型的三層結構管變為一次成型法；