[發明專利]一種碳纖維連續抽油桿及其制備裝置和方法

在審

• 申請號: 201710168856.3
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN108625794A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 張雷;楊斌;智勤功;宋清新;姜東;張中慧;鄭強;姜亦棟;劉曉玲;李淑芳
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;D01F11/16;C08J5/06;B32B1/00
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 董慶田

1.一種碳纖維連續抽油桿，其特征在于，包括碳纖維增強層、高模量玻璃纖維層、纖維編織耐磨層，所述高模量玻璃纖維層包覆在碳纖維增強層外部，所述纖維編織耐磨層編織纏繞在高模量玻璃纖維層外部。

2.根據權利要求1所述的一種碳纖維連續抽油桿，其特征在于，所述碳纖維增強層采用縱向拉伸模量230GPa以上的連續丙烯腈基碳纖維，高模量玻璃纖維層為縱向拉伸模量90GPa以上的高模量玻璃纖維；纏繞層纖維編織耐磨層為耐磨高模量芳綸1414纖維。

3.根據權利要求2所述的一種碳纖維連續抽油桿，其特征在于，所述連續丙烯腈基碳纖維和高模量玻璃纖維要浸潤樹脂基體膠液，所述耐磨高模量芳綸1414纖維要浸潤含有耐磨填料的多官能團環氧體系。

4.根據權利要求1所述的一種碳纖維連續抽油桿，其特征在于，所述碳纖維連續抽油桿截面形狀為圓形，直徑為12mm～28mm，所述碳纖維增強層占截面積比例為35%～65%。

5.根據權利要求4所述的一種碳纖維連續抽油桿，其特征在于，所述碳纖維增強層為閉環不規則波紋結構，波形數量在4～20之間，波峰半徑與波谷半徑差為0.5mm～1mm。

6.一種碳纖維連續抽油桿的制備裝置，其特征在于，包括自先至后依次設置的放絲架、碳纖維膠槽、小模具、編織機、外層膠槽、拉擠模具、后固化加熱爐、牽引裝置、噴碼裝置、收卷設備。

7.根據權利要求6所述的一種碳纖維連續抽油桿的制備裝置，其特征在于，所述小模具和拉擠模具上均設置有模具冷卻裝置、模具加熱裝置。

8.根據權利要求6所述的一種碳纖維連續抽油桿的制備裝置，其特征在于，所述放絲架、碳纖維膠槽之間還設置有預熱系統。

9.一種碳纖維連續抽油桿的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（a）從放絲架引出多束碳纖維，其中用以制成碳纖維增強層的碳纖維、用以制成高模量玻璃纖維層的碳纖維在牽引裝置的牽引下經過碳纖維膠槽，浸潤樹脂基體膠液，樹脂基體為多官能團環氧樹脂體系；再經過小模具加熱預固化，加熱的溫度為90～160℃；

（b）在小模具內，碳纖維增強層之外使用高模量玻璃纖維層高強玻璃纖維進行包覆，從放絲架引出多束碳纖維中的用以制成纖維編織耐磨層的碳纖維經過編織機，用編織機在高模量玻璃纖維層外部編織一層纖維編織耐磨層芳綸纖維，之后進入外層膠槽，浸潤含有耐磨填料的多官能團環氧體系，進入拉擠模具；

（c）浸潤樹脂的纖維在拉擠模具固化成型；在拉擠模具周圍分布有模具加熱裝置，分3段加熱，固化溫度在130～250℃之間，呈梯度升溫方式，拉擠速度在0.10m/min～0.35m/min之間，拉擠出復合材料桿體；拉擠出的復合材料桿體進入后固化加熱爐進行熱應力處理及后固化；

（d）后固化完成后的復合材料桿體，通過牽引裝置，進入噴碼裝置，之后收卷設備將其卷繞在最小直徑為1.5m～3.5m的圓盤上；

（e）在牽引裝置和收卷裝置之間有噴碼裝置，標明復合材料桿體的相關生產信息且在使用中不會模糊、脫落。