CN104534187B - 一种纤维增强热塑性复合管道及其制备工艺 - Google Patents

一种纤维增强热塑性复合管道及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纤维增强热塑性复合管道及其制备工艺，该复合管道包括内衬层、纤维增强层以及外表层，所述内衬层和外表层的材料相同，由下列重量份的原料配制而成：聚丙烯170‑180、聚四氟乙烯20‑28、亚麻油酸10‑12、马来酸二丁基锡3‑4、硬脂酸钡4‑6、硅灰石2‑3、白炭黑5‑7、硫酸钡1‑3、烃基磷酸7‑9、乙丙橡胶3‑5、单硬脂酸甘油酯5‑7、硅烷偶联剂6‑8、己二酸二辛酯4‑5、亚磷酸酯类抗氧剂2‑3、氧化钛微粉4‑6、助剂母粒10‑12。本发明管材具有较高的拉伸强度、弯曲强度、高模量和高抗冲击性能，本发明管材的制备方法简单，易操作，通过管材模具的不同，可制备不同规格不同用途的管件以满足社会的需求。

Description

一种纤维增强热塑性复合管道及其制备工艺
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种纤维增强热塑性复合管道及其制备工艺。
背景技术
随着城市的不断扩大建设、以及石油和天然气的不断开采，对运输管道的需求也越来越大。传统的钢制管道耐腐蚀性较差且不易搬运，已无法适应当前的需要；特别是石油运输行业，由于石油粘稠度较高，在运输时需要每隔数公里修建加热罐对管道加热、提升石油温度，才能提高石油流动性，确保顺利运输石油，然而这无疑会导致运输成本居高不下。同时，我国主要石油及天然气多分布于沙漠、沼泽或山区，自然环境较为恶劣，铺设钢制管道时受自然环境的影响十分严重，又由于地面沉降、山体滑坡等原因使输送管道极其容易出现损坏现象。连续纤维增强热塑性复合材料由于其密度小，强度高，具有优异的机械性能，如高的拉伸强度、弯曲强度、高模量和高抗冲击性能等。此外它还具有良好的加工性能及其很好的耐化学稳定性能和耐热性能，在一些复杂的环境中仍然可以长期稳定使用，因此受到广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种纤维增强热塑性复合管道及其制备工艺。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种纤维增强热塑性复合管道，包括内衬层、纤维增强层以及外表层，所述内衬层和外表层的材料相同，由下列重量份的原料配制而成：聚丙烯170-180、聚四氟乙烯20-28、亚麻油酸10-12、马来酸二丁基锡3-4、硬脂酸钡4-6、硅灰石2-3、白炭黑5-7、硫酸钡1-3、烃基磷酸7-9、乙丙橡胶3-5、单硬脂酸甘油酯5-7、硅烷偶联剂6-8、己二酸二辛酯4-5、亚磷酸酯类抗氧剂 2-3、氧化钛微粉4-6、助剂母粒10-12；
所述助剂母粒由下列重量份的原料制成：聚酰胺30-36、季戊四醇硬脂酸胺2-4、单硬脂酸甘油酯6-8、氧化锌5-6、高岭土4-5、二盐基邻苯二甲酸铅2-3、二氧化钛3-5、乙撑双硬酯酰胺3-4、月桂酸锌4-6、乙二醇脂7-9、高密度聚乙烯6-8、抗氧剂CA 2-4；
所述助剂母粒的制备方法如下：将氧化锌、高岭土、二氧化钛混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，在高速捏合机中捏合50-60分钟后输入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
所述的纤维增强层为连续纤维浸渍带交叉螺旋缠绕而成。
所述的连续纤维浸渍带的制备方法为：将65%-80%玻璃纤维与20%-35%聚烯烃在190-220℃下共挤、压延和牵引后得到。
一种纤维增强热塑性复合管道的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将制备内衬层和外表面层的各种原料混合后加入高速捏合机加热捏合，捏合温度为160-180℃，然后将原料冷混至温度低于40℃后送入两台挤出成型机中，调整参数，得到两种不同内径的热塑性塑料管；
（2）将得到的内衬管固定在可以轴向旋转的缠绕机械上，使聚乙烯塑料管能够作匀速的轴向运动，在其外表面涂上热熔胶，再将连续纤维浸渍带预热后匀速的缠绕在聚内衬管外管壁上；
（3）再用热熔胶涂在纤维增强层的外表面，再把外表层管套入纤维增强层上，然后对整个复合管加热，在70-90℃的温度下，养护固化1-2小时，冷却后即得纤维增强热塑性复合管。
本发明的有益效果：
本发明管材是由内衬层、纤维增强层以及外表层复合成型的，其强度好、韧性高，管材的内外两层包覆有改性聚丙烯材料，具有较高的拉伸强度、弯曲强度、高模量和高抗冲击性能，本发明管材的制备方法简单，易操作，通过管材模具的不同，可制备不同规格不同用途的管件以满足社会的需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种纤维增强热塑性复合管道，包括内衬层、纤维增强层以及外表层，所述内衬层和外表层的材料相同，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚丙烯170、聚四氟乙烯20、亚麻油酸10、马来酸二丁基锡3、硬脂酸钡4、硅灰石2、白炭黑5、硫酸钡1、烃基磷酸7、乙丙橡胶3、单硬脂酸甘油酯5、硅烷偶联剂6、己二酸二辛酯4、亚磷酸酯类抗氧剂 2、氧化钛微粉4、助剂母粒10；所述助剂母粒由下列重量份（kg）的原料制成：聚酰胺30、季戊四醇硬脂酸胺2、单硬脂酸甘油酯6、氧化锌5、高岭土4、二盐基邻苯二甲酸铅2、二氧化钛3、乙撑双硬酯酰胺3、月桂酸锌4、乙二醇脂7、高密度聚乙烯6、抗氧剂CA 2；制备方法是：将氧化锌、高岭土、二氧化钛混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，在高速捏合机中捏合50-60分钟后输入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
所述的纤维增强层为连续纤维浸渍带交叉螺旋缠绕而成。
所述的连续纤维浸渍带的制备方法为：将65%-80%玻璃纤维与20%-35%聚烯烃在190-220℃下共挤、压延和牵引后得到。
一种纤维增强热塑性复合管道的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将制备内衬层和外表面层的各种原料混合后加入高速捏合机加热捏合，捏合温度为160-180℃，然后将原料冷混至温度低于40℃后送入两台挤出成型机中，调整参数，得到两种不同内径的热塑性塑料管；
（2）将得到的内衬管固定在可以轴向旋转的缠绕机械上，使聚乙烯塑料管能够作匀速的轴向运动，在其外表面涂上热熔胶，再将连续纤维浸渍带预热后匀速的缠绕在聚内衬管外管壁上；
（3）再用热熔胶涂在纤维增强层的外表面，再把外表层管套入纤维增强层上，然后对整个复合管加热，在70-90℃的温度下，养护固化1-2小时，冷却后即得纤维增强热塑性复合管。
实施例2：
一种纤维增强热塑性复合管道，包括内衬层、纤维增强层以及外表层，所述内衬层和外表层的材料相同，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚丙烯175、聚四氟乙烯24、亚麻油酸11、马来酸二丁基锡3.5、硬脂酸钡5、硅灰石2.5、白炭黑6、硫酸钡2、烃基磷酸8、乙丙橡胶4、单硬脂酸甘油酯6、硅烷偶联剂7、己二酸二辛酯4.5、亚磷酸酯类抗氧剂 2.5、氧化钛微粉5、助剂母粒11；所述助剂母粒由下列重量份（kg）的原料制成：聚酰胺33、季戊四醇硬脂酸胺3、单硬脂酸甘油酯7、氧化锌5.5、高岭土4.5、二盐基邻苯二甲酸铅2.5、二氧化钛4、乙撑双硬酯酰胺3.5、月桂酸锌5、乙二醇脂8、高密度聚乙烯7、抗氧剂CA 3；制备方法是：将氧化锌、高岭土、二氧化钛混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，在高速捏合机中捏合50-60分钟后输入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
所述的纤维增强层为连续纤维浸渍带交叉螺旋缠绕而成。
所述的连续纤维浸渍带的制备方法为：将65%-80%玻璃纤维与20%-35%聚烯烃在190-220℃下共挤、压延和牵引后得到。
制备工艺同实施例1。
实施例3：
一种纤维增强热塑性复合管道，包括内衬层、纤维增强层以及外表层，所述内衬层和外表层的材料相同，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚丙烯180、聚四氟乙烯28、亚麻油酸12、马来酸二丁基锡4、硬脂酸钡6、硅灰石3、白炭黑7、硫酸钡3、烃基磷酸9、乙丙橡胶5、单硬脂酸甘油酯7、硅烷偶联剂8、己二酸二辛酯5、亚磷酸酯类抗氧剂3、氧化钛微粉6、助剂母粒12；所述助剂母粒由下列重量份（kg）的原料制成：聚酰胺36、季戊四醇硬脂酸胺4、单硬脂酸甘油酯8、氧化锌6、高岭土5、二盐基邻苯二甲酸铅3、二氧化钛5、乙撑双硬酯酰胺4、月桂酸锌6、乙二醇脂9、高密度聚乙烯8、抗氧剂CA 4；制备方法是：将氧化锌、高岭土、二氧化钛混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，在高速捏合机中捏合50-60分钟后输入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
所述的纤维增强层为连续纤维浸渍带交叉螺旋缠绕而成。
所述的连续纤维浸渍带的制备方法为：将65%-80%玻璃纤维与20%-35%聚烯烃在190-220℃下共挤、压延和牵引后得到。
制备工艺同实施例1。
实施例1-3制得的纤维增强热塑性复合管道的性能检测结果如下表所示：
实施例1 实施例2 实施例3
阻燃性能 V-0 V-0 V-0
拉伸强度，Mpa 368 425 453
断裂伸长率，% 238 256 263
缺口冲击强度，KJ/㎡ 20.8 19.5 22.4
表面电阻，Ω 1.4×105 3.7×105 8.5×104

Claims (3)

1.一种纤维增强热塑性复合管道，包括内衬层、纤维增强层以及外表层，其特征在于，所述内衬层和外表层的材料相同，由下列重量份的原料配制而成：聚丙烯170-180、聚四氟乙烯20-28、亚麻油酸10-12、马来酸二丁基锡3-4、硬脂酸钡4-6、硅灰石2-3、白炭黑5-7、硫酸钡1-3、烃基磷酸7-9、乙丙橡胶3-5、单硬脂酸甘油酯5-7、硅烷偶联剂6-8、己二酸二辛酯4-5、亚磷酸酯类抗氧剂 2-3、氧化钛微粉4-6、助剂母粒10-12；
所述助剂母粒由下列重量份的原料制成：聚酰胺30-36、季戊四醇硬脂酸胺2-4、单硬脂酸甘油酯6-8、氧化锌5-6、高岭土4-5、二盐基邻苯二甲酸铅2-3、二氧化钛3-5、乙撑双硬酯酰胺3-4、月桂酸锌4-6、乙二醇脂7-9、高密度聚乙烯6-8、抗氧剂CA 2-4；
所述助剂母粒的制备方法如下：将氧化锌、高岭土、二氧化钛混合后研磨30-40分钟，再加入其它剩余成分，在高速捏合机中捏合50-60分钟后输入造粒机中，熔融挤出造粒，即得所需的助剂母粒。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强热塑性复合管道，其特征在于，所述的纤维增强层为连续纤维浸渍带交叉螺旋缠绕而成。
3.根据权利要求2所述的一种纤维增强热塑性复合管道，其特征在于，所述的连续纤维浸渍带的制备方法为：将65%-80%玻璃纤维与20%-35%聚烯烃在190-220℃下共挤、压延和牵引后得到。
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