一种热塑性非金属管的制备方法技术

本发明专利技术提供一种热塑性非金属管的制备方法，包括如下步骤：将共聚醚砜与聚醚醚酮熔融混和，形成共混料；将共混料与短纤维熔融混和，并制成纤维增强颗粒，将纤维增强颗粒成型为单层纤维增强管体；将由长纤维制成的长纤维增强层浸胶后缠绕于单层纤维增强管体外，并加热固化。本发明专利技术具有耐温耐压性能好，且操作简便等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性非金属管的制备方法


[0001]本专利技术涉及非金属管领域，尤其涉及一种热塑性非金属管的制备方法。

技术介绍

[0002]石油管道是维持油井运行的生命线。由于地质条件不同，井下受力复杂，拉、压、弯、扭应力综合作用于管体，这对管道质量提出了高要求。一旦管道本身由于某种原因而损坏，可能导致整口井减产，甚至报废。综合来看，石油管道腐蚀是主要原因，但是应用于井下非金属油管的耐温、抗压性能均低，解决石油管道的综合性能十分重要。然而复合管道就能够同时满足上述要求，目前，复合管道制备方法仍处于摸索阶段，设计合理的复合管道制备方法成为亟待解决的问题。
[0003]中国专利技术专利201710590319.1公开了一种非金属油管，其包括管体和接箍,管体和接箍均包含有耐热层管、中间加强层管和防腐层管，耐热层管是分子量在150～320万的聚乙烯或是丁二烯在刚性催化剂催化下聚合而成的耐热高分子聚合物,中间加强层管由耐中高压的玻璃纤维、增强型聚酯纤维、芳纶、聚乙烯纤维及网状高强度钢丝共同组成，防腐层管是分子量在250～420万的聚乙烯。其制备的非金属油管耐温软化温度为150℃，长期静液压强度为15MPa，无法满足井下200℃高温、100Mpa压力及8000m油管抗拉的需求。
[0004]中国技术专利201720253843.1公开了一种柔性复合油管，其包括内芯层、抗外压层、抗内压层、抗拉层和保护层，其中，所述内芯层由非金属树脂制造而成，所述抗外压层和所述抗内压层的长度方向沿所述内芯层的周向延伸，所述抗拉层的长度方向沿所述内芯层的轴向延伸，所述保护层位于所述柔性复合油管的最外层。复合油管由内芯层、抗外压层、抗内压层、抗拉层和保护层复合而成，且内芯层为非金属树脂制造而成。本申请制备的复合油管与现有技术相比在抗酸碱、H2S、CO2、腐蚀细菌等物质腐蚀能力上有显著的提升，但油管耐高温、高压性能均无明显提升，无法满足高温、高压工况需求。
[0005]可见，现有技术的井下油管存在耐高温、耐高压性能差等问题，此时，井下油管在高温、高压工况下极易损坏，极易导致整口井减产，甚至报废，无法保证井下作业的安全、可靠运行，且投入成本高。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐温耐压性能好，且操作简便的热塑性非金属管的制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0008]一种热塑性非金属管的制备方法，包括如下步骤：
[0009]1)将共聚醚砜与聚醚醚酮熔融混和，形成共混料；
[0010]2)将共混料与短纤维熔融混和，并制成纤维增强颗粒，将纤维增强颗粒成型为单层纤维增强管体；
[0011]3)将由长纤维制成的长纤维增强层浸胶后缠绕于所述单层纤维增强管体外，并加
热固化。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进：
[0013]在步骤3)后，对所述长纤维增强层的表面进行预热，并将热塑性树脂与改性剂混合形成的混合料铺设于所述长纤维增强层的表面，形成热塑性树脂包覆层。
[0014]将步骤1)形成的共混料铺设于所述热塑性树脂包覆层的外表面，形成热塑性塑料外层。
[0015]所述热塑性树脂为聚氯乙烯，所述改性剂为碳酸钙、聚乙烯蜡及黑色母粒，所述聚氯乙烯的重量份数为55～60份，所述碳酸钙的重量份数为3～6份，所述聚乙烯蜡的重量份数为1～1.5份，所述黑色母粒的重量份数为1～2份。
[0016]所述热塑性塑料包覆层采用挤出机挤出，所述挤出机的熔融共混温度为300～350℃，螺杆转速为100～120r/min，挤出压力为10～20MPa。
[0017]在步骤2)中，在共混料与短纤维熔融混和时，加入纤维分散助剂使共混料与短纤维均匀混和。
[0018]在步骤2)中，在共混料与短纤维熔融混和后、制成纤维增强颗粒前，采用挤出机将共混料与短纤维熔融混和后的混和料挤成条状复合物；之后，采用造粒机将条状复合物造粒得到纤维增强颗粒。
[0019]在步骤2)中，采用管材模具成型单层纤维增强管体，所述管材模具的成型温度为390～400℃。
[0020]在步骤3)中，所述长纤维增强层不同角度的缠绕于单层纤维增强管体外，当管体需高抗拉强度时，缠绕角度为锐角；当管体需高抗压强度时，缠绕角度为钝角；当管体需高抗扭强度时，缠绕角度为45
°
。
[0021]在步骤3)中，对所述长纤维层长纤维增强层浸胶的胶液包括环氧树脂和固化剂，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述固化剂为酸酐类固化剂。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0023](1)本专利技术采用共聚醚砜(PPBES)作为热塑性非金属管的热塑性原材料，其含有二氮杂萘酮联苯结构，是一类具有优异耐热性能的高性能热塑性树脂，其玻璃化温度在250℃～300℃之间，但其熔体黏度高，存在难以挤出、注塑成型困难的问题；因此，本专利技术在共聚醚砜(PPBES)的基础上共混加入耐热性能和熔体流动性能优异的聚醚醚酮(PEEK)，有效改善了共聚醚砜的熔融加工性，其在方便对管体加工成型的同时，使得管体具有耐高温、耐腐蚀的功能。
[0024](2)本专利技术采用短纤维改性塑料基体以增加管体强度和耐磨性，之后再增加长纤维增强层形成双层纤维增强管体，以进一步提高管体强度和耐磨性，其使得热塑性非金属管具有高强度和高耐磨性能，满足高压、复杂工况的需求。
[0025](3)长纤维采用浸胶缠绕的方式使得长纤维增强层与单层纤维增强管体可牢固结合，其使得管体整体安全性能高、抗压能力好。(4)共混改性采用熔融混和的方式，使得物质间可充分融和，达到优良的改性效果。
[0026]本专利技术的上述优点使得热塑性非金属管能够在200℃高温以及100MPa高压的条件下有效工作，热塑性非金属管在高温、高压工况下不易失效、不易穿孔，保证高效、安全生产。同时，本专利技术制备方法简单、劳动强度低，其有效提高了生产效率，降低了生产成本，且
可实现轻量化、连续化生产。
[0027]进一步地，本专利技术将长纤维增强层的表面进行预热，再在长纤维增强层的表面铺设由热塑性树脂与改性剂混合形成的热塑性树脂包覆层，其使得长纤维增强层与热塑性树脂包覆层紧密结合，充分的发挥单层纤维增强管体和长纤维增强层的作用；同时，由于特别设置了由热塑性树脂和改性剂改性的热塑性树脂包覆层，可以因改性方式的不同，赋予复合管材不同的使用性能，其进一步提高了管体的耐热性能和整体抗压性能。
[0028]更进一步地，单层纤维增强管体和长纤维增强层在张力作用下易受损，无法充分利用纤维的增强作用，且缠绕的连续纤维增强方式单一，限制了复合管材在恶劣条件下的应用。而本专利技术在长纤维增强层和热塑性树脂包覆层外铺设由共聚醚砜与聚醚醚酮熔融混和形成的热塑性塑料外层，形成多层结构，可有效提高管材整体的抗压能力；同时，利用聚醚砜与聚醚醚酮优异的耐热性能，在恶虐环境下对内层的纤维起到二次保护作用，有效防止了单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热塑性非金属管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将共聚醚砜与聚醚醚酮熔融混和，形成共混料；2)将共混料与短纤维熔融混和，并制成纤维增强颗粒，将纤维增强颗粒成型为单层纤维增强管体；3)将由长纤维制成的长纤维增强层浸胶后缠绕于所述单层纤维增强管体外，并加热固化。2.根据权利要求1所述的热塑性非金属管的制备方法，其特征在于，在步骤3)后，对所述长纤维增强层的表面进行预热，并将热塑性树脂与改性剂混合形成的混合料铺设于所述长纤维增强层的表面，形成热塑性树脂包覆层。3.根据权利要求2所述的热塑性非金属管的制备方法，其特征在于，将步骤1)形成的共混料铺设于所述热塑性树脂包覆层的外表面，形成热塑性塑料外层。4.根据权利要求2所述的热塑性非金属管的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂为聚氯乙烯，所述改性剂为碳酸钙、聚乙烯蜡及黑色母粒，所述聚氯乙烯的重量份数为55～60份，所述碳酸钙的重量份数为3～6份，所述聚乙烯蜡的重量份数为1～1.5份，所述黑色母粒的重量份数为1～2份。5.根据权利要求2所述的热塑性非金属管的制备方法，其特征在于，所述热塑性塑料包覆层采用挤出机挤出，所述挤出机的熔融共混温度为300～350℃，螺杆转速为100～120r/min，挤出压力为10～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海洋，曾文广，张江江，郭玉洁，孙同成，李芳，陈苗，刘青山，刘强，孙海礁，高秋英，伍兴东，魏晓静，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，
类型：发明
国别省市：