一种柔性复合管及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种柔性复合管及其制备方法，属于管道【技术领域】。所述柔性复合管包括内层管、增强层和外层管，内层管材料为聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚乙烯接枝二氟马来酸酐、乙烯-丙烯共聚物和抗氧剂的混合材料，增强层采用长纤维增强树脂基体预浸带，外层管为聚乙烯或聚丙烯；所述柔性复合管制备方法包括内层管的制备、增强层的制备及外层管的制备。本发明通过使用上述材料制备的内层管，具有较好的耐高温性、阻隔性和抗溶胀性能，可有效避免内层管出现蠕变的情况，增强层使用的长纤维增强树脂基体预浸带与内层管有良好的结合性能，可有效的避免管道分层问题；同时上述柔性复合管具有结构简单、成本较低、制备方法简单等特点，具有广阔应用前景。
【专利说明】一种柔性复合管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及管道【技术领域】，特别涉及一种柔性复合管及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着石油天然气、煤炭、水利等行业的快速发展，越来越多的输送管道被应用到石油和天燃气开采、油气集输及注入、污水处理以及各种需要较高压力输送物质的管线领域。通过输送管道的物质大多具有一定的腐蚀性，使原有的金属管道经常遭受到剧烈的腐蚀。为了缓解管道的腐蚀问题，现有的输送管道大多为柔性复合管。
[0003]目前，现有技术中柔性复合管管壁一般由三层组成，内层是耐腐蚀耐磨损的内管，大多使用聚烯烃，中间层为增强材料层，大多使用金属丝制成的增强带直接缠绕在内管上，外层为功能保护层，大多使用聚烯烃。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]现有技术中内管的材料为聚烯烃，聚烯烃具有与原油或天燃气等物质接触时显著溶胀并随后蠕变的特点，在高压输送过程中，会导致输送物质泄漏，而且耐温较低；增强层采用金属缠绕在内管上，由于金属与聚烯烃粘合度较低，易导致内层管与增强层分层，同时，由于金属和聚烯烃的收缩率相差非常大，因此管道受热后冷却的过程中会在柔性复合管管壁内部形成较大的内应力，导致柔性复合管承受压力的能力较差，并增加了柔性复合管破损的几率。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中复合管易蠕变、耐温低、内管与增强层易分层、复合管承受压力能力较差的问题，本发明实施例提供了一种柔性复合管及其制备方法。所述技术方案如下:
[0007]—方面，本发明提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管包括:内层管、增强层和外层管，所述内层管为所述柔性复合管最内层，所述增强层在所述内层管和所述外层管中间，所述外层管为所述柔性复合管最外层；
[0008]所述内层管厚度3?10mm，所述内层管成分按照质量百分比包括:60?85%的聚偏二氟乙烯、8?25%的聚乙烯、3?6%的聚乙烯接枝二氟马来酸酐、5?10%的乙烯-丙烯共聚物和0.3?0.6%的抗氧剂；
[0009]所述增强层由2?10层长纤维增强树脂基体预浸带以交叉的方式缠绕在内层管外侧；
[0010]所述外层管厚度2?5mm，所述外层管成分按照质量百分比包括:0.02?0.05%的抗紫外线剂、0.01?0.03%的耐低温剂、0.05?0.1%的增塑剂、0.02?0.05%的阻燃剂、0.02?0.05%的抗氧剂和线型低密度聚乙烯。
[0011]进一步地，所述聚偏二氟乙烯的的熔点为160?180°C，聚偏二氟乙烯的热分解温度大于等于350°C，且聚偏二氟乙烯的熔体指数为I?2g/10min ；[0012]进一步地，所述聚乙烯为熔体指数为1.5?2.5g/10min的高密度交联聚乙烯或熔体指数为4?10g/10min的高密度聚乙烯；
[0013]进一步地，所述聚乙烯接枝二氟马来酸酐的接枝率为0.6?1.0% ；
[0014]进一步地，所述乙烯-丙烯共聚物为乙烯-丙烯的嵌段共聚物，密度为0.90?0.91g/cm3 ；
[0015]进一步地，所述长纤维增强树脂基体预浸带中的长纤维为玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维；
[0016]进一步地，所述长纤维增强树脂基体预浸带中的树脂基体为聚乙烯或聚丙烯；
[0017]进一步地，所述线型低密度聚乙烯熔体指数为20g/10min。
[0018]另一方面，本发明提供了一种柔性复合管制备方法，所述方法包括:
[0019](I)内层管的制备
[0020]步骤1:按照质量百分比将60?85%的聚偏二氟乙烯、8?25%的聚乙烯、3?6%的聚乙烯接枝二氟马来酸酐、5?10%的乙烯-丙烯共聚物和0.3?0.6%的抗氧剂加入高速混合桶中，使上述材料混合得到内层管物料；
[0021]步骤2:将所述内层管物料加入双螺杆挤出机内进行混炼，所述双螺杆挤出机分为第一段、第二段、第三段、第四段和第五段，第一段和第二段的挤出温度为150?170°C，第三段、第四段和第五段的挤出温度为170?200°C，所述双螺杆挤出机挤出机转速在300?350r/min，所述内层管物料在所述双螺杆挤出机内部总停留时间为3?6min，所述内层管物料从所述双螺杆挤出机挤出后冷却并切粒得到内层管物料颗粒；
[0022]步骤3:将所述内层管物料颗粒加入单螺杆挤出机料斗中，加热所述单螺杆挤出机，将所述内层管物料颗粒挤入所述单螺杆挤出机的混合加热区，使所述内层管物料颗粒在所述混合加热区进行加热，所述混合加热区两端温度分别为180?200°C和230?245°C，所述内层管物料颗粒加热注模并置入真空腔中，使所述内层管物料冷却定型并出模得到所述内层管；
[0023](2)增强层的制备
[0024]将宽度为20?50mm的长纤维增强树脂基体预浸带经热空气加热，并将所述长纤维增强树脂基体预浸带以交叉的方式缠绕在所述内层管外侧2?10层；
[0025](3)外层管的制备
[0026]按照质量百分比将0.02?0.05%的抗紫外线剂、0.01?0.03%的耐低温剂、0.05?0.1%的增塑剂、0.02?0.05%的阻燃剂、0.02?0.05%的抗氧剂和线型低密度聚乙烯加入高速混合桶，使所述原材料混合得到外层管物料，将外层管物料加入塑料包覆机料斗中，通过所述塑料包塑机在增强层的外侧包覆一层外层管。
[0027]进一步地，所述长纤维增强树脂预浸带与内层管的轴向呈10?90°夹角缠绕。
[0028]作为优选，所述长纤维增强树脂预浸带与内层管的轴向呈15?60°夹角缠绕。
[0029]本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
[0030]本发明提供的柔性复合管及其制备方法，内层管材料为聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚乙烯接枝二氟马来酸酐、乙烯-丙烯共聚物和抗氧剂的混合材料，该混合材料结晶程度较低，且混合材料制成的内层管表面自由能较高，对原油或天然气有良好的阻隔性和抗溶胀性能，可以有效的避免内层管出现蠕变的情况，且该混合材料具有良好的耐高温性能；增强层采用长纤维增强树脂基体预浸带，其中增强树脂基体采用增强聚乙烯树脂或增强聚丙烯树脂，增强聚乙烯树脂、增强聚丙烯树脂均与混合材料制成的内层管具有良好的结合性能，有效的避免了内层管与增强层分层的问题；同时由于增强聚乙烯树脂、增强聚丙烯树脂与该混合材料与的收缩率相差较小，管道受热后冷却的过程中会在柔性复合管管壁内部形成的内应力较小，可以大幅度提高柔性复合管承受压力的能力，并减少了柔性复合管破损的几率。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本发明实施例一提供的柔性复合管结构示意图；
[0033]图2是本发明实施例二提供的柔性复合管制备方法流程图；
[0034]其中:1内层管，2增强层，3外层管。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0036]实施例一
[0037]如图1所示，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管包括:内层管、增强层和外层管，内层管为柔性复合管最内层，内层管与被输送的物质直接接触，被输送的物质在内层管内流动，增强层在内层管和外层管中间，增强层用于增加柔性复合管的强度，外层管为柔性复合管最外层，外层管用于保护内层管，起到抗划痕、抗静电和阻燃等作用；
[0038]其中，内层管各种成分的百分比是内层管中各组分质量占总质量的百分比，外层管中各组分的百分比是外层管中各组分质量占总质量的百分比；
[0039]内层管厚度3?10mm，内层管的成分按照质量百分比包括60?85%的聚偏二氟乙烯、8?25%的聚乙烯、3?6%的聚乙烯接枝二氟马来酸酐、5?10%的乙烯-丙烯共聚物和0.3?0.6%的抗氧剂，其中抗氧剂有多种选择，可根据实际需要选择不同的抗氧剂或多种抗氧剂按照不同配比关系混合得到的抗氧剂；
[0040]其中:
[0041]内层管的厚度可以为3?5mm,内层管的成分按照质量百分比可以为60?68%的聚偏二氟乙烯、20?25%的聚乙烯、5?6%的聚乙烯接枝二氟马来酸酐，5?7%的乙烯-丙烯共聚物和0.3?0.4%的抗氧剂；
[0042]内层管的厚度可以为5?8mm，内层管的成分按照质量百分比可以为68?77%的聚偏二氟乙烯、13?20%的聚乙烯、4?5%的聚乙烯接枝二氟马来酸酐，7?8.5%的乙烯-丙烯共聚物和0.4?0.5%的抗氧剂；
[0043]内层管的厚度可以为8?10mm，内层管的成分按照质量百分比可以为77?85%的聚偏二氟乙烯、8?13%的聚乙烯、3?4%的聚乙烯接枝二氟马来酸酐，8.5?10%的乙烯-丙烯共聚物和0.5?0.6%的抗氧剂；
[0044]将宽度为20?50mm的长纤维增强树脂基体预浸带经热空气加热，并将所述长纤维增强树脂基体预浸带以交叉的方式缠绕在所述内层管外侧2?10层；
[0045]其中:
[0046]长纤维增强树脂基体预浸带的宽度可以为20?30mm，在内层管外侧缠绕2?5层；
[0047]长纤维增强树脂基体预浸带的宽度可以为30?40mm，在内层管外侧缠绕5?8层；
[0048]长纤维增强树脂基体预浸带的宽度可以为40?50mm，在内层管外侧缠绕8?10层；
[0049]外层管厚度2?5mm，外层管的成分按照质量百分比包括0.02?0.05%的抗紫外线剂、0.01?0.03%的耐低温剂、0.05?0.1%的增塑剂、0.02?0.05%的阻燃剂、0.02?0.05%的抗氧剂和线型低密度聚乙烯，其中抗氧剂有多种选择，可根据实际需要选择不同的抗氧剂或多种抗氧剂按照不同配比关系混合得到的抗氧剂；
[0050]其中:
[0051]外层管的厚度可以为2?3.5mm,夕卜层管的成分按照质量百分比可以为0.02?0.035%的抗紫外线剂、0.01?0.018%的耐低温剂、0.05?0.08%的增塑剂，0.02?0.035%的阻燃剂、0.02?0.035%的抗氧剂，其余成分均为线型低密度聚乙烯；
[0052]内层管的厚度可以为3.5?5mm,夕卜层管的成分按照质量百分比可以为0.035?
0.05%的抗紫外线剂、0.018?0.03%的耐低温剂、0.08?0.1%的增塑剂，0.035?0.05%的阻燃剂、0.035?0.05%的抗氧剂，其余成分均为线型低密度聚乙烯。
[0053]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管中所用聚偏二氟乙烯应选用熔点为160?180°C，热分解温度大于等于350°C，且熔体指数为I?2g/10min范围内的聚偏二氟乙烯，只有符合上述各项技术指标范围的聚偏二氟乙烯才可实现本发明目的，符合此技术指标的聚偏二氟乙烯有多种牌号，例如Solef6020、FR921、Kynar500等均可用于实现本发明目的，使用过程中，工作人员可选择在上述技术指标范围内不同牌号的聚偏二氟乙烯；
[0054]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管中内层管所用聚乙烯应选用熔体指数为1.5?2.5g/10min的高密度交联聚乙烯或熔体指数为4?10g/10min的高密度聚乙烯，只有符合上述熔体指数范围的高密度交联聚乙烯或高密度聚乙烯才可实现本发明目的，熔体指数范围符合1.5?2.5g/10min的高密度交联聚乙烯有多种不同牌号，例如K44-08-122等均可实现本发明目的，熔体指数范围符合4?10g/10min的高密度聚乙烯有多种不同牌号，例如HDPE5070、HDPE5036J等均可实现本发明目的，使用过程中，工作人员可选择在上述技术指标范围内不同牌号的聚偏二氟乙烯高密度交联聚乙烯或高密度聚乙烯；
[0055]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管中所用聚乙烯接枝二氟马来酸酐的接枝率为0.6?1.0%，只有接枝率在0.6?1.0%范围内的聚乙烯接枝二氟马来酸酐均才能实现本发明目的，使用过程中，工作人员可选择上述接枝率范围内接枝率不同的聚乙烯接枝二氟马来酸酐；
[0056]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管中所用乙烯-丙烯共聚物为乙烯-丙烯的嵌段共聚物，且乙烯-丙烯嵌段共聚物的密度为0.90?
0.91g/cm3,只有乙烯-丙烯共聚物为乙烯-丙烯嵌段共聚物，且密度在0.90?0.91g/cm3范围内的乙烯-丙烯嵌段共聚物才能实现本发明目的，使用过程中，工作人员可选择密度在上述范围内的乙烯-丙烯嵌段共聚物；
[0057]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管中所用长纤维增强树脂基体预浸带使用玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维作为长纤维，玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维均具有较高的强度，且玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维均与内层管有良好的粘合性，可以有效的避免内层管与增强层出现分层现象；
[0058]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管中所用长纤维增强树脂基体预浸带使用聚乙烯或聚丙烯作为树脂基体，聚乙烯具有较好的防火性、耐候性、耐腐蚀性及耐低温性等优点，聚丙烯具有优良的力学性能及耐热性等优点，使用过程中，工作人员可根据输送物质、输送环境、输送距离等因素灵活选择；
[0059]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管中所用线型低密度聚乙烯熔体指数为20g/10min，只有熔体指数为20g/10min的线型低密度聚乙烯才能实现本发明目的，熔体指数为20g/10min的线型低密度聚乙烯有多种不同牌号，例如LLDPE7144等均可实现本发明目的，使用过程中，工作人员可选择熔体指数为20g/10min不同牌号的线型低密度聚乙烯。
[0060]本发明提供的柔性复合管及其制备方法，内层管材料为聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚乙烯接枝二氟马来酸酐、乙烯-丙烯共聚物和抗氧剂的混合材料，该混合材料结晶程度较低，且混合材料制成的内层管表面自由能较高，对原油或天然气有良好的阻隔性和抗溶胀性能，可以有效的避免内层管出现蠕变的情况，且该混合材料具有良好的耐高温性能；增强层采用长纤维增强树脂基体预浸带，其中增强树脂基体采用增强聚乙烯树脂或增强聚丙烯树脂，增强聚乙烯树脂、增强聚丙烯树脂均与混合材料制成的内层管具有良好的结合性能，有效的避免了内层管与增强层分层的问题；同时由于增强聚乙烯树脂、增强聚丙烯树脂与该混合材料与的收缩率相差较小，管道受热后冷却的过程中会在柔性复合管管壁内部形成的内应力较小，可以大幅度提高柔性复合管承受压力的能力，并减少了柔性复合管破损的几率。
[0061]实施例二
[0062]本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，所述制备方法包括:
[0063](I)内层管的制备
[0064]步骤1:按照质量百分比将60?85%的聚偏二氟乙烯、8?25%的聚乙烯、3?6%的聚乙烯接枝二氟马来酸酐、5?10%的乙烯-丙烯共聚物和0.3?0.6%的抗氧剂加入高速混合桶中，使上述材料混合均匀并得到内层管物料；
[0065]步骤2:将内层管物料加入双螺杆挤出机内进行混炼，双螺杆挤出机分为第一段、第二段、第三段、第四段和第五段，第一段和第二段的挤出温度为150?170°C，第三段、第四段和第五段的挤出温度为170?200°C，双螺杆挤出机挤出机转速在300?350r/min，所述内层管物料在所述双螺杆挤出机内部总停留时间为3?6min，内层管物料依次通过双螺杆挤出机内第一段、第二段、第三段、第四段和第五段从挤出机挤出，并且内层管物料从挤出机挤出后进行冷却并切粒得到内层管物料颗粒；
[0066]其中:
[0067]双螺杆挤出机内第一段和第二段的挤出温度范围可以为150?160°C，第三段、第四段和第五段的挤出温度范围可以为170?185°C，双螺杆挤出机的转速范围可以是300?320r/min,内层管物料在双螺杆挤出机内部总停留时间范围可以是3?5min ；
[0068]双螺杆挤出机内第一段和第二段的挤出温度范围可以为160?170°C，第三段、第四段和第五段的挤出温度范围可以为185?200°C，双螺杆挤出机的转速范围可以是320?350r/min,内层管物料在双螺杆挤出机内部总停留时间范围可以是5?6min ；
[0069]步骤3:将内层管物料颗粒加入单螺杆挤出机料斗中，加热单螺杆挤出机，将内层管物料颗粒挤入单螺杆挤出机的混合加热区，使内层管物料颗粒在混合加热区进行加热，混合加热区两端温度分别为180?200°C和230?245°C，内层管物料颗粒加热后得到熔融状态内层管物料，将熔融状态的内层管物料注模并置入真空腔中，使熔融状态内层管物料冷却定型并出模得到内层管；
[0070](2)增强层的制备
[0071]将宽度为20?50mm的长纤维增强树脂基体预浸带经热空气加热，并将所述长纤维增强树脂基体预浸带以交叉的方式缠绕在所述内层管外侧2?10层；
[0072](3)外层管的制备
[0073]按照质量百分比将0.02?0.05%的抗紫外线剂、0.01?0.03%的耐低温剂、
0.05?0.1%的增塑剂、0.02?0.05%的阻燃剂、0.02?0.05%的抗氧剂和线型低密度聚乙烯加入高速混合桶，使上述原材料充分混合得到外层管物料，将外层管物料加入塑料包覆机料斗中，通过所述塑料包塑机在增强层的外侧包覆一层外层管。
[0074]进一步地，本发明实施例提供了一种长纤维增强树基体脂预浸带与内层管的缠绕方式，所述长纤维增强树脂基体预浸带与内层管的轴向呈10?90°夹角缠绕。
[0075]作为优选，本发明实施例提供了一种长纤维增强树脂基体预浸带与内层管的缠绕方式，所述长纤维增强树脂基体预浸带与内层管的轴向呈15?60°夹角缠绕。
[0076]实施例三
[0077]本发明实施例提供了一种柔性复合管及其制备方法，所述柔性复合管及其制备方法包括:
[0078](I)内层管的制备
[0079]步骤1:按照以下质量百分比称取相应组分的原材料，其中，64%聚偏二氟乙烯，24%高密度聚乙烯，5.2%聚乙烯接枝二氟马来酸酐，6.5%乙烯-丙烯共聚物，0.3%抗氧剂，并将各组分原材料加入高速混合桶中混合均匀得到内层管物料；
[0080]步骤2:将内层管物料加入双螺杆挤出机内进行混炼，双螺杆挤出机分为第一段、第二段、第三段、第四段和第五段其中第一段挤出温度为T1=150°C，第二段挤出温度为T2=160°C，第三段挤出温度为T3=170°C，第四段挤出温度为T4=185°C，第五段挤出温度为T5=200°C,内层管物料在双螺杆挤出机中的总停留时间为5分钟，并且双螺杆挤出机转速为310r/min，内层管物料从双螺杆挤出机挤出后进行冷却并切粒内层管物料颗粒；
[0081]步骤3:将内层管物料颗粒置入单螺杆挤出机料斗中，加热单螺杆挤出机，并将内层管物料颗粒挤入至两端温度分别为190°C和235°C的混合加热区进行加热，将加热后的材料注模并置入真空腔中，制成外径为IOOmm并且壁厚为4mm的内层管，用自来水冷却定型后从模具中起出得到内层管。
[0082](2)增强层的制备
[0083]增强层的制备
[0084]选用宽度为25mm的长玻璃纤维增强聚乙烯树脂基体预浸带，将长玻璃纤维增强聚乙烯树脂基体预浸带经热空气加热，并以交叉方式在内层管外侧缠绕2层；
[0085](3)外层管的制备
[0086]按照以下质量百分比称取相应组分的原材料，其中，0.03%的邻羟基二苯甲酮为抗紫外线剂，0.015%的乙二醇碳酸酯为耐低温剂，0.06%的邻苯二甲酸二异葵酯为增塑剂，
0.03%的三氧化二锑为阻燃剂，0.03%的抗氧剂，剩余组分均为线型低密度聚乙烯，将各组分原材料加入高速混合桶中混合均匀得到外层管物料，将外层管物料置入塑料包覆机的挤出机料斗中，利用包覆机在增强层的外侧包覆一层3mm厚的外层管；
[0087]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用聚偏二氟乙烯牌号为Solef6020，熔点为171°C，热分解温度为375?400°C，熔体指数无1.3g /IOmin ；
[0088]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用高密度聚乙烯牌号为HDPE5070，熔体指数为6.1?8.0g/10min ；
[0089]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用的长玻璃纤维增强聚乙烯树脂基体预浸带中聚乙烯树脂的牌号为HDPE E808，熔体指数为0.9g /IOmin ；
[0090]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用线型低密度聚乙烯牌号为LLDPE7144，熔体指数为20 g /IOmin ；
[0091]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，其中内层管的制备所用抗氧化剂为抗氧化剂1010与抗氧化剂626按照1:1比例的复配物。
[0092]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，其中内层管的制备所用抗氧化剂为抗氧化剂1010与抗氧化剂168按照1:2比例的复配物。
[0093]更进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，所述柔性复合管所用长玻璃纤维增强聚乙烯树脂基体预浸带与内层管的轴向呈20°夹角缠绕在内层管外壁上。
[0094]实施例四
[0095]步骤1:按照以下质量百分比称取相应组分的原材料，其中，73%聚偏二氟乙烯，14%高密度聚乙烯，4.2%聚乙烯接枝二氟马来酸酐，8.4%乙烯-丙烯共聚物，0.4%抗氧剂，并将各组分原材料加入高速混合桶中混合均匀得到内层管物料；
[0096]步骤2:将内层管物料加入双螺杆挤出机内进行混炼，双螺杆挤出机分为第一段、第二段、第三段、第四段和第五段其中第一段挤出温度为T1=150°C，第二段挤出温度为T2=170°C，第三段挤出温度为T3=170°C，第四段挤出温度为T4=190°C，第五段挤出温度为T5=200°C,内层管物料在双螺杆挤出机中的总停留时间为5分钟，并且双螺杆挤出机转速为320r/min，内层管物料从双螺杆挤出机挤出后进行冷却并切粒得到内层管物料颗粒；[0097]步骤3:将内层管物料颗粒置入单螺杆挤出机料斗中，加热单螺杆挤出机，并将内层管物料颗粒挤入至两端温度分别为185°C和240°C的混合加热区进行加热，将加热后的材料注模并置入真空腔中，制成外径为IOOmm并且壁厚为5mm的内层管，用自来水冷却定型后从模具中起出得到内层管。
[0098](2)增强层的制备
[0099]增强层的制备
[0100]选用宽度为30mm的长芳纶纤维增强聚丙烯树脂基体预浸带，将长芳纶纤维增强聚丙烯树脂基体预浸带经热空气加热，并以交叉方式在内层管外侧缠绕6层；
[0101](3)外层管的制备
[0102]按照以下质量百分比称取相应组分的原材料，其中，0.04%的邻羟基二苯甲酮为抗紫外线剂，0.02%的乙二醇碳酸酯为耐低温剂，0.09%的邻苯二甲酸二异葵酯为增塑剂，
0.04%的三氧化二锑为阻燃剂，0.04%的抗氧剂，剩余组分均为线型低密度聚乙烯，将各组分原材料加入高速混合桶中混合均匀得到外层管物料，将外层管物料置入塑料包覆机的挤出机料斗中，利用包覆机在增强层的外侧包覆一层4mm厚的外层管；
[0103]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用聚偏二氟乙烯牌号为FR921，熔点为157°C，热分解温度为469°C，熔体指数无l.0g /IOmin ；
[0104]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用高密度聚乙烯牌号为HDPE5306J，熔体指数为5.0?7.0g/10min ；
[0105]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用的长芳纶纤维增强聚丙烯树脂基体预浸带中聚丙烯树脂的牌号为F180S，熔体指数为2.8g /IOmin ；
[0106]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用线型低密度聚乙烯牌号为LLDPE7144，熔体指数为20 g /IOmin ；
[0107]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，其中内层管的制备所用抗氧化剂为抗氧化剂1010与抗氧化剂626按照1:1比例的复配物。
[0108]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，其中内层管的制备所用抗氧化剂为抗氧化剂1010与抗氧化剂168按照1:2比例的复配物。
[0109]更进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，所述柔性复合管所用长玻璃纤维增强聚乙烯树脂基体预浸带与内层管的轴向呈45°夹角缠绕在内层管外壁上。
[0110]实施例五
[0111]步骤1:按照以下质量百分比称取相应组分的原材料，其中，78%聚偏二氟乙烯，9 %高密度聚乙烯，3.2%聚乙烯接枝二氟马来酸酐，9.2%乙烯-丙烯共聚物，0.6%抗氧剂，并将各组分原材料加入高速混合桶中混合均匀得到内层管物料；
[0112]步骤2:将内层管物料加入双螺杆挤出机内进行混炼，双螺杆挤出机分为第一段、第二段、第三段、第四段和第五段其中第一段挤出温度为T1=150°C，第二段挤出温度为T2=170°C，第三段挤出温度为T3=175°C，第四段挤出温度为T4=185°C，第五段挤出温度为T5=200°C,内层管物料在双螺杆挤出机中的总停留时间为6分钟，并且双螺杆挤出机转速为350r/min，内层管物料从双螺杆挤出机挤出后进行冷却并切粒得到内层管物料颗粒；[0113]步骤3:将内层管物料颗粒置入单螺杆挤出机料斗中，加热单螺杆挤出机，并将内层管物料颗粒挤入至两端温度分别为180°C和240°C的混合加热区进行加热，将加热后的材料注模并置入真空腔中，制成外径为IOOmm并且壁厚为8mm的内层管，用自来水冷却定型后从1吴具中起出。
[0114](2)增强层的制备
[0115]增强层的制备
[0116]选用宽度为35mm的长碳纤维增强聚乙烯树脂基体预浸带，将长碳纤维增强聚乙烯树脂基体预浸带经热空气加热，并以交叉方式在内层管外侧缠绕3层；
[0117](3)外层管的制备
[0118]按照以下质量百分比称取相应组分的原材料，其中，0.04%的邻羟基二苯甲酮为抗紫外线剂，0.02%的乙二醇碳酸酯为耐低温剂，0.09%的邻苯二甲酸二异葵酯为增塑剂，
0.04%的三氧化二锑为阻燃剂，0.04%的抗氧剂，剩余组分均为线型低密度聚乙烯，将各组分原材料加入高速混合桶中混合均匀得到外层管物料，将外层管物料置入塑料包覆机的挤出机料斗中，利用包覆机在增强层的外侧包覆一层4mm厚的外层管；
[0119]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用聚偏二氟乙烯牌号为Kynar500，熔点为161 °C，热分解温度为357°C，熔体指数无1.2 g /IOmin ；
[0120]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用高密度交联聚乙烯牌号为K44-04-122，熔体指数为8.75g/10min ；
[0121]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用的长碳纤维增强聚乙烯树脂基体预浸带中聚乙烯树脂的牌号为HDPE E808，熔体指数为0.9g /IOmin ；
[0122]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管，所述柔性复合管所用线型低密度聚乙烯牌号为LLDPE7144，熔体指数为20 g /IOmin ；
[0123]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，其中内层管的制备所用抗氧化剂为抗氧化剂1010与抗氧化剂626按照1:1比例的复配物。
[0124]进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，其中内层管的制备所用抗氧化剂为抗氧化剂1010与抗氧化剂168按照1:2比例的复配物。
[0125]更进一步地，本发明实施例提供了一种柔性复合管制备方法，所述柔性复合管所用长玻璃纤维增强聚乙烯树脂基体预浸带与内层管的轴向呈55°夹角缠绕在内层管外壁上。
[0126]本发明提供的柔性复合管及其制备方法，内层管材料为聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚乙烯接枝二氟马来酸酐、乙烯-丙烯共聚物和抗氧剂的混合材料，该混合材料结晶程度较低，且混合材料制成的内层管表面自由能较高，对原油或天然气有良好的阻隔性和抗溶胀性能，可以有效的避免内层管出现蠕变的情况，且该混合材料具有良好的耐高温性能；增强层采用长纤维增强树脂基体预浸带，其中增强树脂基体采用增强聚乙烯树脂或增强聚丙烯树脂，增强聚乙烯树脂、增强聚丙烯树脂均与混合材料制成的内层管具有良好的结合性能，有效的避免了内层管与增强层分层的问题；同时由于增强聚乙烯树脂、增强聚丙烯树脂与该混合材料与的收缩率相差较小，管道受热后冷却的过程中会在柔性复合管管壁内部形成的内应力较小，可以大幅度提高柔性复合管承受压力的能力，并减少了柔性复合管破损的几率，同时本发明提供柔性复合管具有结构简单、成本较低、制备方法简单、便于加工的特点，具有广阔应用前景。
[0127]上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0128]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种柔性复合管，其特征在于，所述柔性复合管包括:内层管、增强层和外层管，所述内层管为所述柔性复合管最内层，所述增强层在所述内层管和所述外层管中间，所述外层管为所述柔性复合管最外层； 所述内层管厚度3~10mm，所述内层管成分按照质量百分比包括:60~85%的聚偏二氟乙烯、8~25%的聚乙烯、3~6%的聚乙烯接枝二氟马来酸酐、5~10%的乙烯-丙烯共聚物和0.3~0.6%的抗氧剂； 所述增强层由2~10层长纤维增强树脂基体预浸带以交叉的方式缠绕在内层管外侧； 所述外层管厚度2~5mm，所述外层管成分按照质量百分比包括:0.02~0.05%的抗紫外线剂、0.01~0.03%的耐低温剂、0.05~0.1%的增塑剂、0.02~0.05%的阻燃剂、0.02~0.05%的抗氧剂和线型低密度聚乙烯。
2.根据权利要求1所述的柔性复合管，其特征在于，所述聚偏二氟乙烯的熔点为160~180°C，所述聚偏二氟乙烯的热分解温度大于等于350°C，且所述聚偏二氟乙烯的熔体指数为 I ~2g/10min。
3.根据权利要求1所述的柔性复合管，其特征在于，所述聚乙烯为熔体指数为1.5~2.5g/10min的高密度交联聚乙烯或熔体指数为4~10g/10min的高密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的柔性复合管，其特征在于，所述聚乙烯接枝二氟马来酸酐的接枝率为0.6~1.0%。
5.根据权利要求1所述的柔性复合管，其特征在于，所述乙烯-丙烯共聚物为密度是0.90~0.91g/cm3的乙烯-丙烯的嵌段共聚物。
6.根据权利要求1所述的柔性复合管，其特征在于，所述长纤维增强树脂基体预浸带中的长纤维为玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。
7.根据权利要求1所述的柔性复合管，其特征在于，所述长纤维增强树脂基体预浸带中的树脂基体为聚乙烯或聚丙烯。
8.根据权利要求1所述的柔性复合管，其特征在于，所述线型低密度聚乙烯熔体指数为 20g/10min。
9.一种柔性复合管制备方法，其特征在于，所述方法包括: (O内层管的制备 步骤1:按照质量百分比将60~85%的聚偏二氟乙烯、8~25%的聚乙烯、3~6%的聚乙烯接枝二氟马来酸酐、5~10%的乙烯-丙烯共聚物和0.3~0.6%的抗氧剂加入高速混合桶中，使所述原材料混合的到内层管物料； 步骤2:将所述内层管物料加入双螺杆挤出机内进行混炼，所述双螺杆挤出机分为第一段、第二段、第三段、第四段和第五段，所述第一段和所述第二段的挤出温度为150~170°C，所述第三段、所述第四段和所述第五段的挤出温度为170~200°C，所述双螺杆挤出机挤出机转速在300~350r/min，所述内层管物料在所述双螺杆挤出机内部总停留时间为3~6min，所述内层管物料从所述双螺杆挤出机挤出后冷却并切粒得到内层管物料颗粒； 步骤3:将所述内层管物料颗粒加入单螺杆挤出机料斗中，加热所述单螺杆挤出机，将所述内层管物料颗粒挤入所述单螺杆挤出机的混合加热区，使所述内层管物料颗粒在所述混合加热区进行加热，所述混合加热区两端温度分别为180~200°C和230~245°C，所述内层管物料颗粒加热注模并置入真空腔中，使所述内层管物料冷却定型并出模得到所述内层管； (2)增强层的制备 将宽度为20~50mm的长纤维增强树脂基体预浸带经热空气加热，并将所述长纤维增强树脂基体预浸带以交叉的方式缠绕在所述内层管外侧2~10层； (3)外层管的制备 按照质量百分比将0.02~0.05%的抗紫外线剂、0.01~0.03%的耐低温剂、0.05~`0.1%的增塑剂、0.02~0.05%的阻燃剂、0.02~0.05%的抗氧剂和线型低密度聚乙烯加入高速混合桶，使所述原材料混合得到外层管物料，将外层管物料加入塑料包覆机料斗中，通过所述塑料包塑机在增强层的外侧包覆一层外层管。
10.根据权利要求9所述的柔性复合管制备方法，其特征在于，所述长纤维增强树脂预浸带与内层管的轴向呈10~90°夹`角`缠绕。
【文档编号】B29C47/00GK103498979SQ201310415682
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】魏斌, 戚东涛, 李厚补, 丁楠, 蔡雪华, 王熙 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所