一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管.pdf

本发明属于塑料复合管材技术领域，公开了一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管。其构成该复合管的技术方案由高分子聚合物材料制成的内管层和外管层,在内管层外壁与外管层的内壁间缠绕或编织有至少一层拉伸强度大于1700Mpa、直径为0.2-2.4mm的钢丝加强层；其中内管层由硅烷交联聚乙烯构成、外管层包括92—97重量份的高密度聚乙烯和5—8重量份的炭黑色母料；上述内管层、纤维层和保护层组合为一体结构。该可盘绕式钢丝增强塑料复合管具有弯曲半径小、承压能力高和耐高温性能的优点。

权利要求书一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管，其特征在于：由高分子聚合物材料制成的内管层和外管层,在所述内管层外壁与外管层的内壁间缠绕或编织有至少一层拉伸强度大于1700Mpa、直径为0.2‑2.4mm的钢丝加强层；其中
所述的内管层由硅烷交联聚乙烯构成；
所述的外管层包括92—97重量份的高密度聚乙烯和5—8重量份的炭黑色母料；
所述内管层、纤维层和外管层组合为一体结构。
根据权利要求1所述的一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管，其特征在于：所述的钢丝加强层的里外两层设置有由涤纶工业纤维、芳纶纤维或/和玻璃纤维缠绕或编织层。
根据权利要求1或2所述的一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管，其特征在于：构成所述钢丝加强层所缠绕或编织的涤纶工业纤维、芳纶纤维、玻璃纤维和钢丝与管材轴心线的夹角为54°47′或67.79′。
根据权利要求3所述的一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管，其特征在于：所述的外管层中还含有5—10重量份的玻璃短纤维。
根据权利要求5所述的一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管，其特征在于：所述的玻璃短纤维长度在0.5—1.5厘米间。

说明书一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管
技术领域
本发明属于塑料复合管材技术领域，尤其涉及一种使用于石油、化工、海洋等领域的可盘绕式钢丝增强塑料复合管。
背景技术  
近年来，随着我国经济的快速发展，各行业对能源的需求大量增加，尤其对油气资源的依赖性更强，但是国内大型的油田现在处于二采、三采时期，输送管道随着油气开采的情况其使用压力、温度会越来越高，如新疆油田现应用钢制管线使用温度80℃、压力32MPa，现有油气工业生产用于输送介质的管道一般采用钢管或玻璃钢管，其中钢管的缺陷是重量大、易腐蚀、使用寿命短，玻璃钢管的缺陷是承压能力低、抗蠕变性差、维修难度大、报废后无法再利用，易于造成环境污染。 
针对目前存在的问题，输送管道技术领域出现了多种塑料复合管，如：中国专利200410007511.2公开了一种柔性复合高压输送管，其承压≤32MPa，耐温≤65℃；中国专利200920048665.4公开了一种耐温热塑性塑料复合管道，其承压≤15MPa，耐温≤70℃；以上复合管在使用压力及温度方面达不到现场特殊应用要求。
发明内容
本发明的目的就是提供提供一种结构设计合理、承压能力和耐温性能高、成型后管材弯曲半径小、耐磨、耐腐蚀性能强的可盘绕式钢丝增强塑料复合管。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管，由高分子聚合物材料制成的内管层和外管层,在所述内管层外壁与外管层的内壁间缠绕或编织有至少一层拉伸强度大于1700Mpa、直径为0.2‑2.4mm的钢丝加强层；其中
所述的内管层由硅烷交联聚乙烯构成；
所述的外管层包括92—97重量份的高密度聚乙烯和5—8重量份的炭黑色母料；
所述内管层、纤维层和外管层组合为一体结构。
构成上述一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管的附加技术特征包括：
——所述的钢丝加强层的里外两层设置有由涤纶工业纤维、芳纶纤维或/和玻璃纤维缠绕或编织层；
——构成所述钢丝加强层所缠绕或编织的涤纶工业纤维、芳纶纤维、玻璃纤维和钢丝与管材轴心线的夹角为54°47′或67.79′；
——所述的外管层中还含有5—10重量份的玻璃短纤维；
——所述的玻璃短纤维长度在0.5—1.5厘米间。
本发明所提供的可盘绕式钢丝增强塑料复合管同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于构成该钢丝增强塑料复合管的结构中内管层、钢丝加强层和外管层间采用非粘接结构，使得成型后的管材的弯曲半径较小，在储存、运输、安装、铺设时更加方便；其二，由于构成钢丝加强层的里外两侧设置有由涤纶工业纤维、芳纶纤维或玻璃纤维构成的缠绕或编织层，使得构成管材的管材的弯曲半径更小；其三，由于在构成复合管的内外管层层间没有使用化工粘合剂，降低了作业场所的空气环境污染，并有利于生产工人的人身健康；其四，由于构成钢丝加强层所缠绕或编织的纤维、钢丝与管材轴心线成为54°47′或67.79′角度，呈双向交叉缠绕结构，可以使复合管的环向和轴向强度及承压能力提高2‑3倍。
附图说明
图1为本发明供的可盘绕式钢丝增强塑料复合管的径向结构示意图；
图2为上述复合管的结构示意图；
图3为上述复合管的管壁的轴向剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的一种对可盘绕式钢丝增强塑料复合管的结构做进一步的详细说明。
如图1所示，为本发明所提供的一种可盘绕式钢丝增强塑料复合管的径向剖面结构示意图。构成该增强塑料复合管的结构包括由高分子聚合物材料制成的内管层1和外管层2,在上述内管层外壁与外管层的内壁间缠绕或编织有拉伸强度大于1700Mpa、直径为0.2‑2.4mm的钢丝加强层3.上述内管层1、钢丝加强层3和外管层2组合为一体结构。
如图2、3所示，构成上述可盘绕式钢丝增强塑料复合管的结构中，
——构成钢丝加强层3的缠绕或编织钢丝层4为两层（可以根据需要缠绕或编织三层、四层或六层）结构，并在钢丝加强层的里外层设置有由涤纶工业纤维、芳纶纤维或/和玻璃纤维缠绕或编织层5。
——构成上述钢丝加强层所缠绕或编织的涤纶工业纤维、芳纶纤维、玻璃纤维和钢丝与管材轴心线的夹角A为54°47′或67.79′，改变了缠绕角度为54.73′的传统选择。通过改变缠绕角，层厚度可减少15%左右，在这个编织或缠绕角度下，一方面提高了管材的环向拉伸强度，另一方面使环向强度和轴向拉伸强度趋于平衡状态，能够有效的提高管材的承压能力。改变缠绕角是改变定长缠绕复合管道环向与轴向拉伸强度之比的主要措施。增大缠绕角对定长缠绕工艺更为有利。适当增大缠绕角，减小管道的厚度，仍不会降低轴向强度安全系数，这样可以大幅度降低工程造价。
构成上述可盘绕式钢丝增强塑料复合管内管层和外管层的具体实施方式为：
构成复合管的内管层的材料为：硅烷交联聚乙烯A料、B料
复合管的外管层的构成材料：包括92—97重量份的高密度聚乙烯和5—8重量份的炭黑色母料，还可以在其中添加5—10重量份的玻璃短纤维。
制备时，首先，将混合好的硅烷交联聚乙烯A料、B料通过挤出机头模具，经过真空定径和冷却定型，并且在90℃的温水中浸泡4～8小时后，形成硅烷化交联聚乙烯内管层1；
然后再该内管层上缠绕或编织由涤纶工业纤维、芳纶纤维、玻璃纤维和钢丝构成的钢丝加强层；
第三步，将混合好的高密度聚乙烯7600M和炭黑色母料通过挤出机头模具，经过真空定径并包覆在内管层缠绕或编织的钢丝加强层上并冷却定型，形成外管层。
由于在构成构成复合管的内管层由硅烷交联聚乙烯构成，使得该复合管的耐温可以达到90℃以上，且外管层中含有玻璃短纤维，因此不仅提高了复合管的耐温性能，而且还提高了其轴向和环向拉伸强度。
构成上述复合管的外管层中所含的玻璃短纤维的长度控制在0.5—1.5厘米间；长度太短起不到提高轴向和环向拉伸强度的作用；长度大于2.0厘米时会使得混合困难，并且纤维和塑料的结合力下降，同样会导致复合管轴向和环向拉伸强度的降低。
由于该结构的复合管的弯曲半径变小，因此在安装、铺设时能够大幅度减少现场施工作业带面积，降低施工铺设的难度。