CN111457168A - 混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及松散的或黏附的纤维状材料增强高分子化合物领域，具体为一种混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管及其制造方法。一种混混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管，包括复合管(1)，其特征是：复合管(1)由超高分子量聚乙烯与高压聚乙烯混配材料构成的内层耐磨管(11)、聚乙烯连续玻纤预浸带构成的芯层耐压管(12)和聚乙烯制成的面层保护管(13)这三者由内至外依次套接构成；本发明结构简单，制造方便，适应性强，机械性能高。

Description

混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管及其制造方法

技术领域

本发明涉及松散的或黏附的纤维状材料增强高分子化合物领域，具体为一种混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管及其制造方法。

背景技术

超高聚乙烯管道具有高耐磨. 内壁特别光滑不结垢且比摩阻低等优势，被广泛用于需要耐磨工况条件下使用，为众多的粉体浆体输送延长了管道的使用寿命节约了运行成本做出巨大贡献。但是，纯超高聚乙烯管道由于材料自身分子键合力问题决定了该材料制成的管道不能承载管内太高压力，通常下承压在2.0MPa以下使用，为了提高其耐压并利用其特殊的耐磨耗性能，一般情况下都是采用管外套钢管形式来提高其耐压性能来满足于2MPa～16MPa甚至更高的耐压管道需求使用。超高分子量管外套钢管在提高了管道系统承受高压的同时，也带来一些问题：管道接口内衬管之间无法热熔有间隙经常造成介质透过缝隙渗漏腐蚀外套钢管与金属管箍缩短管道系统使用寿命；外套钢管质量笨重，给运输与安装带来不便，部分山区敷设安装管道及其困难；外套管道明装使用极易受外部各种环境腐蚀管道使用寿命缩短。

为了更好的满足于油田集输高压用管要求，市场上采用工业涤纶丝或芳纶丝松散状不粘接缠绕在内外层超高分子量聚乙烯三层复合管的芯层上，或通过热熔胶将金属丝交叉缠绕在复合管的芯层上，达到提高管材耐高压需求。由于丝状物以松散模式缠绕在管材断面芯层，该管在输送含有气体介质如CO₂、H₂S等，该气体会从管内层渗透到管芯层并在芯层窜动集聚压力直到面层薄壁管层破裂，破裂的洞孔在丝状物内压力作用下，再次扩大孔洞，部分失去外层约束的丝状物突破洞口失去了承压能力，继而带动内层管破裂，增强管道失去了承压能力而失效；同时，CO₂、H₂S等腐蚀性气体长期性腐蚀芯层增强的金属丝，也会缩短金属增强管道的使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、制造方便、适应性强、机械性能高的热塑性管材，本发明公开了一种混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管及其制造方法。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种混混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管，包括复合管，其特征是：复合管由超高分子量聚乙烯与高压聚乙烯混配材料构成的内层耐磨管、聚乙烯连续玻纤预浸带构成的芯层耐压管和聚乙烯制成的面层保护管这三者由内至外依次套接构成；

内层耐磨管按如下所述制成：将超高分子量聚乙烯粉料、聚乙烯粉料和氧化锌粉料以质量百分比50%～60%、35%～45%和5%混合后，经粉料型螺杆挤出机热挤成型制成，内层耐磨管的组分的平均分子量在150万～350万，由于内层耐磨管中混合了35%～45%聚乙烯材料制成的管材，为包覆其外层的聚乙烯型预浸带提供了同晶结构分子缠绕机会，在确保了内层与芯层二种不同材料能熔合组成一体提供了关键的配方材料的同时，还满足了内层管耐磨耗的质量要求；在管道输送原油、天然气、粉浆泥浆介质中，起到耐磨与防止结蜡的特殊作用；

芯层耐压管按如下所述制成：将连续玻纤含量50%～70%的聚乙烯预浸带经多层次缠绕熔贴于内层耐磨管的外侧壁后构成，用以承担复合管内外径向应力、轴向应力和外部应力。

所述的混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管的制造方法，其特征是：按如下步骤依次实施：

① 将超高分子量聚乙烯粉料、聚乙烯粉料和氧化锌粉料以质量百分比50%～60%、35%～45%和5%混合后倒入混合机内，以2000±100转/分的搅拌速度混合5～10分钟组成混配料，超高分子量聚乙烯指分子量不小于150万；

② 将混配料倒入挤出机料桶，开启挤出机挤出熔体进入真空箱冷却定型制成内层管；

③ 同时加热带材与内层管局部外表面，在缠绕机的作用下将熔融状态下的聚乙烯预浸带按照一定角度与张力边旋转边熔贴再内层管局部外表面，经自然冷却组成一体；

④ 同时加热带材与已经缠绕好的预浸带表层塑料，在缠绕机的作用下多层次将熔融状态下的聚乙烯预浸带按照一定角度与张力边旋转边熔贴在已经缠绕好的预浸带表层，经自然冷却组成增强芯层；

⑤ 将聚乙烯材料经挤出机挤出熔体在模体内反抽真空作用下包覆熔体于增强芯层外表面，经冷风冷却表面结晶后进入冷却水箱喷淋冷却至常温制成三层复合管。

本发明技术将内层壁塑料管材料采用超高分子量聚乙烯与普通聚乙烯混合以调节混配料的分子量在150万～350万，来满足于外缠普通聚乙烯连续纤维预浸带熔合缠绕组成整体之需求；

通过改变增强材料结构，将涤纶丝、钢丝网材料改用玻纤丝增强，既提高增强材料的拉伸强度，又满足于增强材料耐腐长寿命要求；

通过改变松散体敷设增强层，为整体敷设增强层，促使增强层受力更加均匀，承受更高的拉伸强度；

通过改变分层结构材料配方，达到层间结合同晶结构分子键合自然过渡的技术，现实多层面熔合成为整体；

通过改变管材断面松散结构为整体结构，促进管材断面受力更加均衡，极大提高管材整体受力强度，实现提高30%抗压力强度的目的。

本发明的有益效果是：结构简单，制造方便，适应性强，机械性能高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种混混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管，包括复合管1，如图1所示，具体结构是：

复合管1由超高分子量聚乙烯与高压聚乙烯混配材料构成的内层耐磨管11、聚乙烯连续玻纤预浸带构成的芯层耐压管12和聚乙烯制成的面层保护管13这三者由内至外依次套接构成；

内层耐磨管11按如下所述制成：将超高分子量聚乙烯粉料、聚乙烯粉料和氧化锌粉料5%以质量百分比50%～60%、35%～45%和5%混合后，经粉料型螺杆挤出机热挤成型制成，内层耐磨管11的组分的平均分子量在150万～350万，由于内层耐磨管11中混合了35%～45%聚乙烯材料制成的管材，为包覆其外层的聚乙烯型预浸带提供了同晶结构分子缠绕机会，在确保了内层与芯层二种不同材料能熔合组成一体提供了关键的配方材料的同时，还满足了内层管耐磨耗的质量要求；在管道输送原油、天然气、粉浆泥浆介质中，起到耐磨与防止结蜡的特殊作用；

芯层耐压管12按如下所述制成：将连续玻纤含量50%～70%的聚乙烯预浸带经多层次缠绕熔贴于内层耐磨管11的外侧壁后构成，用以承担复合管1内外径向应力、轴向应力和外部应力。

本实施例制造时：按如下步骤依次实施：

① 将超高分子量聚乙烯粉料、聚乙烯粉料和氧化锌粉料以质量百分比50%～60%、35%～45%和5%混合后倒入混合机内，以2000±100转/分的搅拌速度混合5～10分钟组成混配料，超高分子量聚乙烯指分子量不小于150万；

② 将混配料倒入挤出机料桶，开启挤出机挤出熔体进入真空箱冷却定型制成内层管；

③ 同时加热带材与内层管局部外表面，在缠绕机的作用下将熔融状态下的聚乙烯预浸带按照一定角度与张力边旋转边熔贴再内层管局部外表面，经自然冷却组成一体；

④ 同时加热带材与已经缠绕好的预浸带表层塑料，在缠绕机的作用下多层次将熔融状态下的聚乙烯预浸带按照一定角度与张力边旋转边熔贴在已经缠绕好的预浸带表层，经自然冷却组成增强芯层；

⑤ 将聚乙烯材料经挤出机挤出熔体在模体内反抽真空作用下包覆熔体于增强芯层外表面，经冷风冷却表面结晶后进入冷却水箱喷淋冷却至常温制成三层复合管。

Claims (2)

1.一种混混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管，包括复合管(1)，其特征是：复合管(1)由超高分子量聚乙烯与高压聚乙烯混配材料构成的内层耐磨管(11)、聚乙烯连续玻纤预浸带构成的芯层耐压管(12)和聚乙烯制成的面层保护管(13)这三者由内至外依次套接构成；

内层耐磨管(11)按如下所述制成：将超高分子量聚乙烯粉料、聚乙烯粉料和氧化锌粉料以质量百分比50%～60%、35%～45%和5%混合后，经粉料型螺杆挤出机热挤成型制成，内层耐磨管(11)的组分的平均分子量在150万～350万，由于内层耐磨管(11)中混合了35%～45%聚乙烯材料制成的管材，为包覆其外层的聚乙烯型预浸带提供了同晶结构分子缠绕机会，在确保了内层与芯层二种不同材料能熔合组成一体提供了关键的配方材料的同时，还满足了内层管耐磨耗的质量要求；在管道输送原油、天然气、粉浆泥浆介质中，起到耐磨与防止结蜡的特殊作用；

芯层耐压管(12)按如下所述制成：将连续玻纤含量50%～70%的聚乙烯预浸带经多层次缠绕熔贴于内层耐磨管(11)的外侧壁后构成。

2.如权利要求1所述的混配型热塑性预浸带增强耐磨耐压复合管的制造方法，其特征是：按如下步骤依次实施：

① 将超高分子量聚乙烯粉料、聚乙烯粉料和氧化锌粉料以质量百分比50%～60%、35%～45%和5%混合后倒入混合机内，以2000±100转/分的搅拌速度混合5～10分钟组成混配料；

② 将混配料倒入挤出机料桶，开启挤出机挤出熔体进入真空箱冷却定型制成内层管；

③ 同时加热带材与内层管局部外表面，在缠绕机的作用下将熔融状态下的聚乙烯预浸带按照一定角度与张力边旋转边熔贴在内层管局部外表面，经自然冷却组成一体；

④ 同时加热带材与已经缠绕好的预浸带表层塑料，在缠绕机的作用下多层次将熔融状态下的聚乙烯预浸带按照一定角度与张力边旋转边熔贴在已经缠绕好的预浸带表层，经自然冷却组成增强芯层；

⑤ 将聚乙烯材料经挤出机挤出熔体在模体内反抽真空作用下包覆熔体于增强芯层外表面，经冷风冷却表面结晶后进入冷却水箱喷淋冷却至常温制成三层复合管。

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