复合丝海洋柔性管及其制备方法
【专利摘要】本申请提供了一种复合丝海洋柔性管，包括：依次相复合的金属骨架内层、复合丝增强层和聚合物外护套层；所述复合丝增强层由复合丝形成，所述复合丝由高强度纤维和复合液形成，所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种，所述复合液包含增强纳米粒子和粘合剂，所述增强纳米粒子选自纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米碳酸钙、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种。本申请还提供了一种用于输油的复合丝海洋柔性管的制备方法。本申请所述柔性管有重量轻、强度高、密封性好、耐腐蚀和保温性好等特点，可以替代现有的金属柔性输送管和立管。
【专利说明】复合丝海洋柔性管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及石油管道【技术领域】，具体涉及一种复合丝海洋柔性管及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在海洋石油开采过程中，海底油气口和海面开采平台之间需要通过输送管和立管相互连接，因此，海洋石油连接管道是海洋工程装备中的重要组成部分。海洋油田输送管道主要包括两种:钢管道和以钢为主的金属复合柔性管。钢管道密度大，不易安装，而且耐油、耐海水腐蚀能力差，近年来，其逐渐被易于安装且耐腐蚀性较强的金属复合柔性管所取代。
[0003]传统的金属复合柔性管一般具有五层结构，从内到外依次为骨架层、高分子内护套层、金属耐压层、金属抗拉层和外护套层。金属复合柔性管的结构中仍以金属构层为主，其中的耐压层和抗拉层均采用钢带或钢丝缠绕。虽然该结构复合柔性管满足了强度要求，但不仅结构复杂、制造耗时费力，而且管道截面密度大，单位长度重量偏大，导致金属复合柔性管的重量偏重，长时间置于海底时，其与海底的摩擦力加大；同时，如果金属柔性立管的自重偏大，会使因自重而产生的向下拉力增大，这对立管的抗拉能力要求增高。
[0004]为了解决上述问题，一般海洋施工中采用在输油管上增加浮力模块如浮筒的方式，以降低和海底的摩擦力，减轻输油管受到的破坏力。但是，该方式不仅增加成本，而且施工难度大，不易控制。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本申请提供一种复合丝海洋柔性管及其制备方法，本申请提供的复合丝海洋柔性管具有密封、耐压和抗拉的多重效果，且重量较轻，能减少费用昂贵的浮筒附件的使用，从而降低成本。
[0006]本申请提供一种复合丝海洋柔性管，包括:依次相复合的金属骨架内层、复合丝增强层和聚合物外护套层；
[0007]所述复合丝增强层由复合丝形成，所述复合丝由高强度纤维和复合液形成，所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种，所述复合液包含增强纳米粒子和粘合剂，所述增强纳米粒子选自纳米二氧化娃、纳米氧化销、纳米碳酸钙、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种。
[0008]优选的，所述复合丝具有核壳结构，所述高强度纤维为核，所述复合液中增强纳米粒子和粘合剂形成壳。
[0009]优选的，所述粘合剂为高分子粘合剂。
[0010]优选的，所述增强纳米粒子的粒径为5011111?20011111。
[0011]优选的，所述高强度纤维的线密度为6000?15000。
[0012]优选的，所述复合丝增强层的厚度为如!!!?…臟，所述复合丝增强层的层数为4?8层。
[0013]优选的，所述金属骨架内层的厚度为5111111?10111111，所述聚合物外护套层的厚度为3臟?6臟0
[0014]优选的，所述金属骨架内层为具有3型互锁结构的304或3161不锈钢骨架内层，所述聚合物外护套层为密度大于0.948/(31113的高密度聚乙稀外护套层。
[0015]与现有技术相比，本申请提供的复合丝海洋柔性管依次包括:相复合的金属骨架内层、复合丝增强层和聚合物外护套层；其中，所述复合丝增强层由复合丝形成，所述复合丝由高强度纤维和复合液形成，所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种，所述复合液包含增强纳米粒子和粘合剂，所述增强纳米粒子选自纳米二氧化娃、纳米氧化销、纳米碳酸1?、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种。在本申请中，由于高强度纤维、增强纳米粒子和粘合剂的存在，复合丝增强层可以形成致密纤维复合结构，能达到提高增强层密封性的目的，从而阻止原油对管道的渗透，可以起到传统柔性管内护套层的作用。同等重量下，本申请特定的高强度纤维能使复合丝形成的增强层的抗拉强度和耐内压强度达到甚至超过钢带组成的抗拉层和耐压层。因此，本申请采用由特定的高强度纤维和增强纳米粒子等形成的复合丝，作为海洋柔性管的增强层，能将传统柔性管的内护套层、钢带耐压层和钢带耐拉层替代，即本申请的增强层具有传统柔性管内护套的密封作用、钢带耐压层的抗内牙作用和钢带抗拉层的抗拉力作用。并且，本申请提供的复合丝柔性管可以用于不同海洋深度，层数少，密度低于传统的金属复合柔性管；与同样管径的金属复合柔性管相比，本申请复合丝柔性管的重量可以减轻约一半，是一种高强度、轻型的海洋柔性管，可减少费用昂贵的浮筒附件的使用，从而降低成本。
[0016]本申请还提供一种复合丝海洋柔性管的制备方法，包括以下步骤:
[0017]提供包含增强纳米粒子和粘合剂的复合液；所述增强纳米粒子选自纳米二氧化娃、纳米氧化销、纳米碳酸1?、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种；
[0018]幻将所述复合液涂覆在高强度纤维表面，经干燥，得到复合丝；所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种；
[0019]0)将所述复合丝缠绕在金属骨架外表面，得到复合有复合丝增强层的金属骨架；
[0020](1)在所述步骤0得到的内层为金属骨架的复合丝增强层上，复合聚合物外护套层，得到复合丝海洋柔性管。
[0021]优选的，所述复合液还包含分散剂和溶剂；
[0022]在涂覆复合液之前，所述高强度纤维经过乙醇洗涤或等离子照射。
[0023]与现有技术相比，本申请提供的海洋柔性管的制备方法首先提供复合液，其包含特定的增强纳米粒子和粘合剂；然后在特定的高强度纤维表面上涂覆所述复合液，干燥后得到复合丝；再在金属骨架外表面缠绕所述复合丝，形成复合丝增强层；最后将聚合物外护套层复合在所述复合增强层上，得到复合丝海洋柔性管。本申请将传统柔性管的内护套层、钢带耐压层、钢带耐拉层用复合丝增强层代替，制备出一种高强度、轻型的海洋柔性管。并且，本申请制备的复合丝柔性管可以用于不同海洋深度，层数少，密度低于传统的金属复合柔性管；与同样管径的金属复合柔性管相比，本申请复合丝柔性管的重量可以减轻约一半，可减少费用昂贵的浮筒附件的使用，从而降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0025]图1为本申请实施例提供的复合丝海洋柔性管的结构示意图；
[0026]图2为本申请实施例提供的芳纶复合丝的结构示意图；
[0027]图3为本申请实施例1提供的芳纶复合丝的扫描电子显微镜321照片。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]本申请提供了一种复合丝海洋柔性管，包括:依次相复合的金属骨架内层、复合丝增强层和聚合物外护套层；
[0030]所述复合丝增强层由复合丝形成，所述复合丝由高强度纤维和复合液形成，所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种，所述复合液包含增强纳米粒子和粘合剂，所述增强纳米粒子选自纳米二氧化娃、纳米氧化销、纳米碳酸钙、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种。
[0031]本申请提供的复合丝海洋柔性管是一种高强度、轻型且具有密封作用的海洋柔性管，可用于输油，能减少使用费用昂贵的浮筒附件，成本较低。除此之外，所述复合丝海洋柔性管耐腐蚀性和保温效果好，利于应用。
[0032]参见图1，图1为本申请实施例提供的复合丝海洋柔性管的结构示意图。图1中，1为金属骨架内层，2为芳纶复合丝增强层，3为聚合物外护套层，4为纳米二氧化硅颗粒，5为纳米二氧化娃和高分子粘合剂形成的壳，6为芳纟仑丝。
[0033]本申请提供的复合丝海洋柔性管包括金属骨架内层1，其作为金属内层，提供管道强度和输送内容物的空间。本申请对所述金属骨架内层没有特殊限制，优选为具有3型互锁结构的304或316[不锈钢骨架内层。所述金属骨架内层的厚度优选为5臟?10臟，更优选为6臟?8臟。
[0034]在金属骨架内层1外表面上，所述复合丝海洋柔性管包括相复合的复合丝增强层，如芳纶复合丝增强层2。在本申请中，所述复合丝增强层采用纤维的复合丝形成，可以通过缠绕制备。所述复合丝由高强度纤维和复合液形成，可将纤维通过配制好的复合液、干燥后制得。
[0035]在本申请中，所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种，优选为芳纶纤维(或称芳纶丝，参见图1中芳纶丝6),更优选为1(60虹芳纶丝。所述高强度纤维的线密度优选为6000?15000，更优选为8000?13000。本申请对所述高强度纤维的来源没有特殊限制，优选采用经乙醇洗涤或等离子照射的高强度纤维，其表面带有极性基团，利于形成复合丝。在本申请的一个实施例中，先将芳纶丝用乙醇洗涤处理或等离子照射，使其表面带有见I官能团；再将表面处理后的芳纶丝通过配制好的复合液，经干燥，得到复合丝。
[0036]在本申请中，所述复合液包含增强纳米粒子和粘合剂，其中，所述增强纳米粒子的作用是进一步增加高强度纤维如芳纶纤维的强度，其选自纳米二氧化硅、纳米氧化铝
、纳米碳酸1? (0^003)、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种，优选为纳米二氧化娃。所述增强纳米粒子的粒径优选为5011111?20011111，更优选为80=111?15011111。本申请对所述增强纳米粒子的来源没有特殊限制，优选采用单分散增强纳米粒子。在本申请的一个实施例中，所述增强纳米粒子为单分散纳米二氧化硅(31(?)颗粒，如图1中纳米二氧化硅颗粒4，其粒径偏差小于5%。
[0037]所述复合液包含的粘合剂的作用是将纳米增强粒子粘结在高强度纤维的表面，同时将相邻的高强度纤维粘结在一起，形成致密结构，达到提高增强层密封性的目的。所述粘合剂优选为高分子粘合剂，更优选为酚醛树脂粘合剂、环氧树脂粘合剂、聚氨酯粘合剂、丙烯酸树脂粘合剂或有机硅粘合剂，最优选为酚醛树脂粘合剂或环氧树脂粘合剂。
[0038]在本申请的一个实施例中，所述粘合剂为酚醛预聚体，缠绕后于601:?1001:固化，形成致密结构。在本申请的另一个实施例中，所述粘合剂为环氧树脂，缠绕后于常温固化，可加入环氧树脂固化剂，形成致密结构。本申请对所述粘合剂的来源和用量没有特殊限制，可以从市场上购买获得，如采用环氧树脂￡-44或酚醛预聚体。在本申请实施例中，所述增强纳米粒子与粘合剂的质量比可为1:0.3。
[0039]所述复合液优选还包含分散剂和溶剂，其中，所述溶剂优选为乙醇或丙酮，其用量能够得到稳定的复合液即可。所述分散剂主要包括无机分散剂、有机分散剂和高分子分散剂，如本申请实施例采用硅烷偶联剂腿570，利于得到分散均一、稳定的复合液。
[0040]本申请对所述复合液的来源没有特殊限制，可以自行制备获得，如将溶剂、增强纳米粒子、分散剂和粘合剂混合后搅拌，得到复合液。所述混合和搅拌为本领域技术人员熟知的技术手段，本申请没有特殊限制。
[0041]本申请实施例将表面处理后的高强度纤维通过配制好的复合液，使复合液中的增强纳米粒子和粘合剂均匀包覆在纤维表面，缠绕干燥后得到复合丝。在高强度纤维表面，本申请实施例通过涂覆复合液形成复合丝时，所述复合液与高强度纤维的质量比优选为(0.7 ?1)
[0042]由于上述高强度纤维、增强纳米粒子和粘合剂的存在，本申请所述复合丝增强层可以形成致密纤维复合结构，能达到提高增强层密封性的目的，从而阻止原油对管道的渗透，可以起到传统柔性管内护套层的作用。同等重量下，本申请特定的高强度纤维能使复合丝形成的增强层的抗拉强度和耐内压强度达到甚至超过钢带组成的抗拉层和耐压层。
[0043]作为优选，本申请所述复合丝具有核壳结构，所述高强度纤维为核，所述复合液中增强纳米粒子和粘合剂形成壳，如图1中纳米二氧化硅和高分子粘合剂形成的壳5。另夕卜，参见图2，图2为本申请实施例提供的芳纶复合丝的结构示意图。图2中，1为直径为20 V III?80 V III的尺6乂181~芳轮'纤维，2为粒径为200=111的纳米3102增强纳米粒子，3为高分子粘合剂。如图2所示，所述具有核壳结构的复合丝的核(层)是芳纶纤维，壳(层)是纳米3102复合高分子构层。
[0044]本申请采用所述复合丝作为柔性管的增强层，可以通过改变复合丝的组成和缠绕层数等，从而改变复合丝增强层的厚度和强度，进而改变复合丝柔性管(可简称为复合管)的密度、改变复合管的抗拉力和抗压力的大小。所述复合丝增强层的厚度优选为4皿?18111111,更优选为6111111?15111111。所述复合丝增强层的层数优选为4?8层，更优选为5?7层。在本申请的一个实施例中，增强层采用芳纶复合丝缠绕制备，缠绕层数为6层。
[0045]在所述复合丝增强层上，本申请提供的复合丝海洋柔性管包括相复合的聚合物外护套层3，其起到保护层的作用。在本申请中，所述聚合物外护套层优选为密度大于0.94^/挪3的高密度聚乙稀外护套层。所述聚合物外护套层的厚度优选为3111111?6111111，更优选为4皿?5皿。所述聚合物外护套层为本领域技术人员熟知的外护套层，可通过挤出机挤出而复合，从而制备出复合丝海洋柔性管。
[0046]本申请采用由特定的高强度纤维和增强纳米粒子等形成的复合丝，作为海洋柔性管的增强层，能将传统柔性管的内护套层、钢带耐压层和钢带耐拉层替代，即本申请的增强层具有传统柔性管内护套的密封作用、钢带耐压层的抗内牙作用和钢带抗拉层的抗拉力作用。并且，本申请提供的复合丝柔性管层数少，密度低于传统的金属复合柔性管；与同样管径的金属复合柔性管相比，本申请复合丝柔性管的重量可以减轻约一半，是一种高强度、轻型的海洋柔性管，可用于不同海洋深度，能减少费用昂贵的浮筒附件的使用，从而降低成本。
[0047]本申请提供的复合丝海洋柔性管除了具有强度高、重量轻和成本低的特点，其另外两个特点是耐腐蚀性好和保温效果好。在耐腐蚀性方面，本申请使用复合丝粘合剂构层如芳纶复合丝高分子构层，替代传统的金属构层，高分子等粘合剂的耐海水盐腐蚀能力强于金属，耐管内原油中烷烃酸性物质的腐蚀能力也远远强于金属。并且，芳纶复合丝高分子聚合物构层的保温效果远远好于金属构层，使原油从海底流经本申请管道输送到海面平台的过程中，温度的降低能够保持在允许的范围之内。
[0048]相应的，本申请还提供了一种复合丝海洋柔性管的制备方法，包括以下步骤:
[0049]提供包含增强纳米粒子和粘合剂的复合液；所述增强纳米粒子选自纳米二氧化娃、纳米氧化销、纳米碳酸1?、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种；
[0050]幻将所述复合液涂覆在高强度纤维表面，经干燥，得到复合丝；所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种；
[0051]0)将所述复合丝缠绕在金属骨架外表面，得到复合有复合丝增强层的金属骨架；
[0052](1)在所述步骤0得到的内层为金属骨架的复合丝增强层上，复合聚合物外护套层，得到复合丝海洋柔性管。
[0053]针对金属柔性输油管结构复杂和自重偏高等难题，本申请制备出一种高强度纤维复合丝海洋柔性管道，具有重量轻、强度高、密封性好、耐腐蚀和保温性好等特点，可以替代现有的金属柔性输送管和立管用于输油。
[0054]本申请实施例首先将增强纳米粒子和粘合剂混合，制备出复合液；所述增强纳米粒子选自纳米二氧化娃、纳米氧化销、纳米碳酸1?、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种。
[0055]本申请提供的复合液包含增强纳米粒子和粘合剂，除此之外，所述复合液优选还包含分散剂和溶剂。所述增强纳米粒子、粘合剂、分散剂和溶剂的内容与前文所述内容一致，在此不再赘述。
[0056]本申请优选在反应瓶中加入溶剂、增强纳米粒子、分散剂和粘合剂，常温混合得到复合液。本申请对加料的顺序没有特殊限制，如可依次加入溶剂、增强纳米粒子、分散剂和粘合剂进行混合；所述混合优选在搅拌的条件下进行，则本申请可采用带搅拌的三口瓶制备复合液。本申请对所述搅拌的时间没有特殊限定，得到分散均一、稳定的复合液即可。
[0057]得到复合液后，本申请实施例将其通过专用设备涂覆在高强度纤维表面，经干燥，得到复合丝；所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种。
[0058]其中，所述高强度纤维与前文所述内容一致，比如，在涂覆复合液之前，所述高强度纤维优选经过乙醇洗涤或等离子照射。本申请对所述乙醇洗涤和等离子照射没有特殊限制，使高强度纤维表面带有极性基团，得到经乙醇处理或等离子照射的高强度纤维，利于制备复合丝。
[0059]本申请所述复合丝优选具有核壳结构，所述高强度纤维为核，所述复合液中增强纳米粒子和粘合剂形成壳，如图1和图2所示。在所述高强度纤维表面，本申请实施例通过涂覆复合液，干燥后形成复合丝。所述复合液与高强度纤维的质量比优选为(0.7^1):1，更优选为0.8:1。所述干燥的温度优选为551:?601:；所述干燥的时间优选为12小时?13小时。
[0060]得到复合丝后，本申请实施例将其缠绕在金属骨架外表面，优选经固化，得到复合有复合丝增强层的金属骨架。
[0061〕 其中，所述金属骨架为内层，所述金属骨架内层与前文所述内容一致，在此不再赘述。本申请对所述缠绕没有特殊限制；所述固化为本领域技术人员熟知的技术手段。在本申请中，所述复合丝增强层的缠绕层数优选为4?8层，更优选为5?7层。所述复合丝增强层的厚度优选为4臟?18111111，更优选为6111111?
[0062]形成复合丝增强层后，本申请实施例利用挤出机，在其上将高分子聚合物通过挤出形成聚合物外护套层，制得复合丝海洋柔性管。
[0063]其中，所述聚合物优选为高密度聚乙烯，即所述聚合物外护套层优选为密度大于0.948八1113的高密度聚乙烯外护套层。所述挤出为本领域技术人员熟知的技术手段，本申请并无特殊限制。所述聚合物外护套层的厚度优选为3111111?6111111，更优选为4.?5111111。
[0064]得到复合丝海洋柔性管后，按照美国石油协会标准八?1-17】《非粘合性复合软管规范》，本申请测试所述复合丝海洋柔性管的静水压。结果显示，其在24小时内的压力损失小于4%，表明具有很好的密封性能。按照美国石油协会标准八?1-178《挠性管规范》，本申请测试所述复合丝海洋柔性管的强度。结果显示，其爆破压力值达到标准要求的数值，表明具有较高的强度。
[0065]本申请由国家863项目“柔性海底管道关键技术研宄^2012^09八212)资助实施。
[0066]为了进一步说明本申请，下面结合实施例对本申请提供的一种复合丝海洋柔性管及其制备方法进行具体地描述，但不能将它们理解为对本申请保护范围的限定。
[0067]以下实施例中，形成聚合物外护套层的聚合物为高密度聚乙烯！！0？28001、由台湾塑料集团公司生产，其分子量为250000，密度为0.97448八1113，熔融指数II为0.047。
[0068]实施例1
[0069]在带搅拌的21三口瓶中加入1000此乙醇，然后在搅拌下依次加入1008粒径为20011111的单分散3102和硅烷偶联剂狃570，常温搅拌1小时后，加入1208酚醛预聚体(购自无锡光明化工有限公司，分子量为200?300)，继续搅拌1小时，得到复合液。
[0070]将线密度为6000的芳纶丝用乙醇进行洗涤处理，得到经乙醇处理的芳纶丝。
[0071]按照复合液与芳纶丝的质量比为0.8:1，将所述复合液涂覆在所述经乙醇处理的芳纶丝表面，经干燥，所述干燥的温度为601，时间为12小时，得到复合丝；如图2所示，所述复合丝具有核壳结构。将所述复合丝进行扫描电子显微镜分析，结果参见图3，图3为本申请实施例1提供的芳纶复合丝的扫描电子显微镜321照片。其中，纳米3102的粒径为
200歷。
[0072]将所述复合丝缠绕在厚度为8臟的具有3型互锁结构的304不锈钢骨架外表面，缠绕6层，并于801:空气加热，固化24小时，形成厚度为4臟的复合丝增强层。
[0073]在所述复合丝增强层上，通过挤出机挤出厚度为的高密度聚乙烯外护套层，得到复合丝海洋柔性管。
[0074]按照上文所述的方法，对所述复合丝海洋柔性管的密封性能和强度进行测试。结果显示，在24小时内，所述复合丝海洋柔性管的压力损失小于4%，具有较好的密封性能；所述复合丝海洋柔性管的爆破压力值达到标准数值，强度高。
[0075]实施例2
[0076]在带搅拌的21三口瓶中加入10000[丙酮，然后在搅拌下依次加入1008粒径为200110的单分散3102，常温搅拌1小时后，加入1208环氧树脂￡-44，继续搅拌0.5小时，再加入2.48胺类固化剂(购自北京国药化学试剂有限公司，为二乙烯三胺)，搅拌1小时，得到复合液。
[0077]将线密度为15000的芳纶丝用乙醇进行洗涤处理，得到经乙醇处理的芳纶丝。
[0078]按照复合液与芳纶丝的质量比为0.8:1，将所述复合液涂覆在所述经乙醇处理的芳纶丝表面，经干燥，所述干燥的温度为601，时间为12小时，得到复合丝。
[0079]将所述复合丝缠绕在厚度为8111111的具有3型互锁结构的3161不锈钢骨架外表面，缠绕6层，并于室温固化24小时，形成厚度为…臟的复合丝增强层。
[0080]在所述复合丝增强层上，通过挤出机挤出厚度为的高密度聚乙烯外护套层，得到复合丝海洋柔性管。
[0081]按照上文所述的方法，对所述复合丝海洋柔性管的密封性能和强度进行测试。结果显示，在24小时内，所述复合丝海洋柔性管的压力损失小于4%，具有较好的密封性能；所述复合丝海洋柔性管的爆破压力值达到标准数值，强度高。
[0082]由以上实施例可知，本申请将传统柔性管的内护套层、钢带耐压层、钢带耐拉层用复合丝增强层代替，制备出一种高强度、轻型的海洋柔性管。并且，本申请制备的复合丝柔性管层数少，密度低、重量轻，可用于不同海洋深度，能减少使用费用昂贵的浮筒附件，成本较低。
【权利要求】
1.一种复合丝海洋柔性管，包括:依次相复合的金属骨架内层、复合丝增强层和聚合物外护套层； 所述复合丝增强层由复合丝形成，所述复合丝由高强度纤维和复合液形成，所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种，所述复合液包含增强纳米粒子和粘合剂，所述增强纳米粒子选自纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米碳酸钙、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的复合丝海洋柔性管，其特征在于，所述复合丝具有核壳结构，所述高强度纤维为核，所述复合液中增强纳米粒子和粘合剂形成壳。
3.根据权利要求2所述的复合丝海洋柔性管，其特征在于，所述粘合剂为高分子粘合剂。
4.根据权利要求1所述的复合丝海洋柔性管，其特征在于，所述增强纳米粒子的粒径为 50nm ?200nm。
5.根据权利要求4所述的复合丝海洋柔性管，其特征在于，所述高强度纤维的线密度为 600D ?1500D。
6.根据权利要求1所述的复合丝海洋柔性管，其特征在于，所述复合丝增强层的厚度为4mm?18mm，所述复合丝增强层的层数为4?8层。
7.根据权利要求6所述的复合丝海洋柔性管，其特征在于，所述金属骨架内层的厚度为5mm?10mm，所述聚合物外护套层的厚度为3mm?6mm。
8.根据权利要求1所述的复合丝海洋柔性管，其特征在于，所述金属骨架内层为具有S型互锁结构的304或316L不锈钢骨架内层，所述聚合物外护套层为密度大于0.94g/cm3的高密度聚乙烯外护套层。
9.一种复合丝海洋柔性管的制备方法，包括以下步骤: a)提供包含增强纳米粒子和粘合剂的复合液；所述增强纳米粒子选自纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米碳酸钙、碳纳米管和纳米石墨中的一种或几种； b)将所述复合液涂覆在高强度纤维表面，经干燥，得到复合丝；所述高强度纤维选自芳纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种； c)将所述复合丝缠绕在金属骨架外表面，得到复合有复合丝增强层的金属骨架； d)在所述步骤c)得到的内层为金属骨架的复合丝增强层上，复合聚合物外护套层，得到复合丝海洋柔性管。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述复合液还包含分散剂和溶剂； 在涂覆复合液之前，所述高强度纤维经过乙醇洗涤或等离子照射。
【文档编号】B32B1/08GK104455803SQ201410591918
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】孟庆义, 李建军, 许春, 赵亭 申请人:河北恒安泰油管有限公司