復合絲海洋柔性管及其制備方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N復合絲海洋柔性管，包括：依次相復合的金屬骨架內(nèi)層、復合絲增強層和聚合物外護套層；所述復合絲增強層由復合絲形成，所述復合絲由高強度纖維和復合液形成，所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種，所述復合液包含增強納米粒子和粘合劑，所述增強納米粒子選自納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米碳酸鈣、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種。本申請還提供了一種用于輸油的復合絲海洋柔性管的制備方法。本申請所述柔性管有重量輕、強度高、密封性好、耐腐蝕和保溫性好等特點，可以替代現(xiàn)有的金屬柔性輸送管和立管。
【專利說明】復合絲海洋柔性管及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及石油管道【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種復合絲海洋柔性管及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在海洋石油開采過程中，海底油氣口和海面開采平臺之間需要通過輸送管和立管相互連接，因此，海洋石油連接管道是海洋工程裝備中的重要組成部分。海洋油田輸送管道主要包括兩種:鋼管道和以鋼為主的金屬復合柔性管。鋼管道密度大，不易安裝，而且耐油、耐海水腐蝕能力差，近年來，其逐漸被易于安裝且耐腐蝕性較強的金屬復合柔性管所取代。
[0003]傳統(tǒng)的金屬復合柔性管一般具有五層結(jié)構(gòu)，從內(nèi)到外依次為骨架層、高分子內(nèi)護套層、金屬耐壓層、金屬抗拉層和外護套層。金屬復合柔性管的結(jié)構(gòu)中仍以金屬構(gòu)層為主，其中的耐壓層和抗拉層均采用鋼帶或鋼絲纏繞。雖然該結(jié)構(gòu)復合柔性管滿足了強度要求，但不僅結(jié)構(gòu)復雜、制造耗時費力，而且管道截面密度大，單位長度重量偏大，導致金屬復合柔性管的重量偏重，長時間置于海底時，其與海底的摩擦力加大；同時，如果金屬柔性立管的自重偏大，會使因自重而產(chǎn)生的向下拉力增大，這對立管的抗拉能力要求增高。
[0004]為了解決上述問題，一般海洋施工中采用在輸油管上增加浮力模塊如浮筒的方式，以降低和海底的摩擦力，減輕輸油管受到的破壞力。但是，該方式不僅增加成本，而且施工難度大，不易控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N復合絲海洋柔性管及其制備方法，本申請?zhí)峁┑膹秃辖z海洋柔性管具有密封、耐壓和抗拉的多重效果，且重量較輕，能減少費用昂貴的浮筒附件的使用，從而降低成本。
[0006]本申請?zhí)峁┮环N復合絲海洋柔性管，包括:依次相復合的金屬骨架內(nèi)層、復合絲增強層和聚合物外護套層；
[0007]所述復合絲增強層由復合絲形成，所述復合絲由高強度纖維和復合液形成，所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種，所述復合液包含增強納米粒子和粘合劑，所述增強納米粒子選自納米二氧化娃、納米氧化銷、納米碳酸鈣、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種。
[0008]優(yōu)選的，所述復合絲具有核殼結(jié)構(gòu)，所述高強度纖維為核，所述復合液中增強納米粒子和粘合劑形成殼。
[0009]優(yōu)選的，所述粘合劑為高分子粘合劑。
[0010]優(yōu)選的，所述增強納米粒子的粒徑為5011111?20011111。
[0011]優(yōu)選的，所述高強度纖維的線密度為6000?15000。
[0012]優(yōu)選的，所述復合絲增強層的厚度為如!!!?…臟，所述復合絲增強層的層數(shù)為4?8層。
[0013]優(yōu)選的，所述金屬骨架內(nèi)層的厚度為5111111?10111111，所述聚合物外護套層的厚度為3臟?6臟0
[0014]優(yōu)選的，所述金屬骨架內(nèi)層為具有3型互鎖結(jié)構(gòu)的304或3161不銹鋼骨架內(nèi)層，所述聚合物外護套層為密度大于0.948/(31113的高密度聚乙稀外護套層。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑膹秃辖z海洋柔性管依次包括:相復合的金屬骨架內(nèi)層、復合絲增強層和聚合物外護套層；其中，所述復合絲增強層由復合絲形成，所述復合絲由高強度纖維和復合液形成，所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種，所述復合液包含增強納米粒子和粘合劑，所述增強納米粒子選自納米二氧化娃、納米氧化銷、納米碳酸1?、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種。在本申請中，由于高強度纖維、增強納米粒子和粘合劑的存在，復合絲增強層可以形成致密纖維復合結(jié)構(gòu)，能達到提高增強層密封性的目的，從而阻止原油對管道的滲透，可以起到傳統(tǒng)柔性管內(nèi)護套層的作用。同等重量下，本申請?zhí)囟ǖ母邚姸壤w維能使復合絲形成的增強層的抗拉強度和耐內(nèi)壓強度達到甚至超過鋼帶組成的抗拉層和耐壓層。因此，本申請采用由特定的高強度纖維和增強納米粒子等形成的復合絲，作為海洋柔性管的增強層，能將傳統(tǒng)柔性管的內(nèi)護套層、鋼帶耐壓層和鋼帶耐拉層替代，即本申請的增強層具有傳統(tǒng)柔性管內(nèi)護套的密封作用、鋼帶耐壓層的抗內(nèi)牙作用和鋼帶抗拉層的抗拉力作用。并且，本申請?zhí)峁┑膹秃辖z柔性管可以用于不同海洋深度，層數(shù)少，密度低于傳統(tǒng)的金屬復合柔性管；與同樣管徑的金屬復合柔性管相比，本申請復合絲柔性管的重量可以減輕約一半，是一種高強度、輕型的海洋柔性管，可減少費用昂貴的浮筒附件的使用，從而降低成本。
[0016]本申請還提供一種復合絲海洋柔性管的制備方法，包括以下步驟:
[0017]提供包含增強納米粒子和粘合劑的復合液；所述增強納米粒子選自納米二氧化娃、納米氧化銷、納米碳酸1?、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種；
[0018]幻將所述復合液涂覆在高強度纖維表面，經(jīng)干燥，得到復合絲；所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種；
[0019]0)將所述復合絲纏繞在金屬骨架外表面，得到復合有復合絲增強層的金屬骨架；
[0020](1)在所述步驟0得到的內(nèi)層為金屬骨架的復合絲增強層上，復合聚合物外護套層，得到復合絲海洋柔性管。
[0021]優(yōu)選的，所述復合液還包含分散劑和溶劑；
[0022]在涂覆復合液之前，所述高強度纖維經(jīng)過乙醇洗滌或等離子照射。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑暮Ｑ笕嵝怨艿闹苽浞椒ㄊ紫忍峁秃弦?，其包含特定的增強納米粒子和粘合劑；然后在特定的高強度纖維表面上涂覆所述復合液，干燥后得到復合絲；再在金屬骨架外表面纏繞所述復合絲，形成復合絲增強層；最后將聚合物外護套層復合在所述復合增強層上，得到復合絲海洋柔性管。本申請將傳統(tǒng)柔性管的內(nèi)護套層、鋼帶耐壓層、鋼帶耐拉層用復合絲增強層代替，制備出一種高強度、輕型的海洋柔性管。并且，本申請制備的復合絲柔性管可以用于不同海洋深度，層數(shù)少，密度低于傳統(tǒng)的金屬復合柔性管；與同樣管徑的金屬復合柔性管相比，本申請復合絲柔性管的重量可以減輕約一半，可減少費用昂貴的浮筒附件的使用，從而降低成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本申請實施例提供的復合絲海洋柔性管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本申請實施例提供的芳綸復合絲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本申請實施例1提供的芳綸復合絲的掃描電子顯微鏡321照片。

【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]本申請?zhí)峁┝艘环N復合絲海洋柔性管，包括:依次相復合的金屬骨架內(nèi)層、復合絲增強層和聚合物外護套層；
[0030]所述復合絲增強層由復合絲形成，所述復合絲由高強度纖維和復合液形成，所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種，所述復合液包含增強納米粒子和粘合劑，所述增強納米粒子選自納米二氧化娃、納米氧化銷、納米碳酸鈣、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種。
[0031]本申請?zhí)峁┑膹秃辖z海洋柔性管是一種高強度、輕型且具有密封作用的海洋柔性管，可用于輸油，能減少使用費用昂貴的浮筒附件，成本較低。除此之外，所述復合絲海洋柔性管耐腐蝕性和保溫效果好，利于應(yīng)用。
[0032]參見圖1，圖1為本申請實施例提供的復合絲海洋柔性管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，1為金屬骨架內(nèi)層，2為芳綸復合絲增強層，3為聚合物外護套層，4為納米二氧化硅顆粒，5為納米二氧化娃和高分子粘合劑形成的殼，6為芳纟侖絲。
[0033]本申請?zhí)峁┑膹秃辖z海洋柔性管包括金屬骨架內(nèi)層1，其作為金屬內(nèi)層，提供管道強度和輸送內(nèi)容物的空間。本申請對所述金屬骨架內(nèi)層沒有特殊限制，優(yōu)選為具有3型互鎖結(jié)構(gòu)的304或316[不銹鋼骨架內(nèi)層。所述金屬骨架內(nèi)層的厚度優(yōu)選為5臟?10臟，更優(yōu)選為6臟?8臟。
[0034]在金屬骨架內(nèi)層1外表面上，所述復合絲海洋柔性管包括相復合的復合絲增強層，如芳綸復合絲增強層2。在本申請中，所述復合絲增強層采用纖維的復合絲形成，可以通過纏繞制備。所述復合絲由高強度纖維和復合液形成，可將纖維通過配制好的復合液、干燥后制得。
[0035]在本申請中，所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種，優(yōu)選為芳綸纖維(或稱芳綸絲，參見圖1中芳綸絲6),更優(yōu)選為1(60虹芳綸絲。所述高強度纖維的線密度優(yōu)選為6000?15000，更優(yōu)選為8000?13000。本申請對所述高強度纖維的來源沒有特殊限制，優(yōu)選采用經(jīng)乙醇洗滌或等離子照射的高強度纖維，其表面帶有極性基團，利于形成復合絲。在本申請的一個實施例中，先將芳綸絲用乙醇洗滌處理或等離子照射，使其表面帶有見I官能團；再將表面處理后的芳綸絲通過配制好的復合液，經(jīng)干燥，得到復合絲。
[0036]在本申請中，所述復合液包含增強納米粒子和粘合劑，其中，所述增強納米粒子的作用是進一步增加高強度纖維如芳綸纖維的強度，其選自納米二氧化硅、納米氧化鋁
、納米碳酸1? (0^003)、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種，優(yōu)選為納米二氧化娃。所述增強納米粒子的粒徑優(yōu)選為5011111?20011111，更優(yōu)選為80=111?15011111。本申請對所述增強納米粒子的來源沒有特殊限制，優(yōu)選采用單分散增強納米粒子。在本申請的一個實施例中，所述增強納米粒子為單分散納米二氧化硅(31(?)顆粒，如圖1中納米二氧化硅顆粒4，其粒徑偏差小于5%。
[0037]所述復合液包含的粘合劑的作用是將納米增強粒子粘結(jié)在高強度纖維的表面，同時將相鄰的高強度纖維粘結(jié)在一起，形成致密結(jié)構(gòu)，達到提高增強層密封性的目的。所述粘合劑優(yōu)選為高分子粘合劑，更優(yōu)選為酚醛樹脂粘合劑、環(huán)氧樹脂粘合劑、聚氨酯粘合劑、丙烯酸樹脂粘合劑或有機硅粘合劑，最優(yōu)選為酚醛樹脂粘合劑或環(huán)氧樹脂粘合劑。
[0038]在本申請的一個實施例中，所述粘合劑為酚醛預聚體，纏繞后于601:?1001:固化，形成致密結(jié)構(gòu)。在本申請的另一個實施例中，所述粘合劑為環(huán)氧樹脂，纏繞后于常溫固化，可加入環(huán)氧樹脂固化劑，形成致密結(jié)構(gòu)。本申請對所述粘合劑的來源和用量沒有特殊限制，可以從市場上購買獲得，如采用環(huán)氧樹脂￡-44或酚醛預聚體。在本申請實施例中，所述增強納米粒子與粘合劑的質(zhì)量比可為1:0.3。
[0039]所述復合液優(yōu)選還包含分散劑和溶劑，其中，所述溶劑優(yōu)選為乙醇或丙酮，其用量能夠得到穩(wěn)定的復合液即可。所述分散劑主要包括無機分散劑、有機分散劑和高分子分散劑，如本申請實施例采用硅烷偶聯(lián)劑腿570，利于得到分散均一、穩(wěn)定的復合液。
[0040]本申請對所述復合液的來源沒有特殊限制，可以自行制備獲得，如將溶劑、增強納米粒子、分散劑和粘合劑混合后攪拌，得到復合液。所述混合和攪拌為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)手段，本申請沒有特殊限制。
[0041]本申請實施例將表面處理后的高強度纖維通過配制好的復合液，使復合液中的增強納米粒子和粘合劑均勻包覆在纖維表面，纏繞干燥后得到復合絲。在高強度纖維表面，本申請實施例通過涂覆復合液形成復合絲時，所述復合液與高強度纖維的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.7 ?1)
[0042]由于上述高強度纖維、增強納米粒子和粘合劑的存在，本申請所述復合絲增強層可以形成致密纖維復合結(jié)構(gòu)，能達到提高增強層密封性的目的，從而阻止原油對管道的滲透，可以起到傳統(tǒng)柔性管內(nèi)護套層的作用。同等重量下，本申請?zhí)囟ǖ母邚姸壤w維能使復合絲形成的增強層的抗拉強度和耐內(nèi)壓強度達到甚至超過鋼帶組成的抗拉層和耐壓層。
[0043]作為優(yōu)選，本申請所述復合絲具有核殼結(jié)構(gòu)，所述高強度纖維為核，所述復合液中增強納米粒子和粘合劑形成殼，如圖1中納米二氧化硅和高分子粘合劑形成的殼5。另夕卜，參見圖2，圖2為本申請實施例提供的芳綸復合絲的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中，1為直徑為20 V III?80 V III的尺6乂181~芳輪'纖維，2為粒徑為200=111的納米3102增強納米粒子，3為高分子粘合劑。如圖2所示，所述具有核殼結(jié)構(gòu)的復合絲的核(層)是芳綸纖維，殼(層)是納米3102復合高分子構(gòu)層。
[0044]本申請采用所述復合絲作為柔性管的增強層，可以通過改變復合絲的組成和纏繞層數(shù)等，從而改變復合絲增強層的厚度和強度，進而改變復合絲柔性管(可簡稱為復合管)的密度、改變復合管的抗拉力和抗壓力的大小。所述復合絲增強層的厚度優(yōu)選為4皿?18111111,更優(yōu)選為6111111?15111111。所述復合絲增強層的層數(shù)優(yōu)選為4?8層，更優(yōu)選為5?7層。在本申請的一個實施例中，增強層采用芳綸復合絲纏繞制備，纏繞層數(shù)為6層。
[0045]在所述復合絲增強層上，本申請?zhí)峁┑膹秃辖z海洋柔性管包括相復合的聚合物外護套層3，其起到保護層的作用。在本申請中，所述聚合物外護套層優(yōu)選為密度大于0.94^/挪3的高密度聚乙稀外護套層。所述聚合物外護套層的厚度優(yōu)選為3111111?6111111，更優(yōu)選為4皿?5皿。所述聚合物外護套層為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的外護套層，可通過擠出機擠出而復合，從而制備出復合絲海洋柔性管。
[0046]本申請采用由特定的高強度纖維和增強納米粒子等形成的復合絲，作為海洋柔性管的增強層，能將傳統(tǒng)柔性管的內(nèi)護套層、鋼帶耐壓層和鋼帶耐拉層替代，即本申請的增強層具有傳統(tǒng)柔性管內(nèi)護套的密封作用、鋼帶耐壓層的抗內(nèi)牙作用和鋼帶抗拉層的抗拉力作用。并且，本申請?zhí)峁┑膹秃辖z柔性管層數(shù)少，密度低于傳統(tǒng)的金屬復合柔性管；與同樣管徑的金屬復合柔性管相比，本申請復合絲柔性管的重量可以減輕約一半，是一種高強度、輕型的海洋柔性管，可用于不同海洋深度，能減少費用昂貴的浮筒附件的使用，從而降低成本。
[0047]本申請?zhí)峁┑膹秃辖z海洋柔性管除了具有強度高、重量輕和成本低的特點，其另外兩個特點是耐腐蝕性好和保溫效果好。在耐腐蝕性方面，本申請使用復合絲粘合劑構(gòu)層如芳綸復合絲高分子構(gòu)層，替代傳統(tǒng)的金屬構(gòu)層，高分子等粘合劑的耐海水鹽腐蝕能力強于金屬，耐管內(nèi)原油中烷烴酸性物質(zhì)的腐蝕能力也遠遠強于金屬。并且，芳綸復合絲高分子聚合物構(gòu)層的保溫效果遠遠好于金屬構(gòu)層，使原油從海底流經(jīng)本申請管道輸送到海面平臺的過程中，溫度的降低能夠保持在允許的范圍之內(nèi)。
[0048]相應(yīng)的，本申請還提供了一種復合絲海洋柔性管的制備方法，包括以下步驟:
[0049]提供包含增強納米粒子和粘合劑的復合液；所述增強納米粒子選自納米二氧化娃、納米氧化銷、納米碳酸1?、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種；
[0050]幻將所述復合液涂覆在高強度纖維表面，經(jīng)干燥，得到復合絲；所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種；
[0051]0)將所述復合絲纏繞在金屬骨架外表面，得到復合有復合絲增強層的金屬骨架；
[0052](1)在所述步驟0得到的內(nèi)層為金屬骨架的復合絲增強層上，復合聚合物外護套層，得到復合絲海洋柔性管。
[0053]針對金屬柔性輸油管結(jié)構(gòu)復雜和自重偏高等難題，本申請制備出一種高強度纖維復合絲海洋柔性管道，具有重量輕、強度高、密封性好、耐腐蝕和保溫性好等特點，可以替代現(xiàn)有的金屬柔性輸送管和立管用于輸油。
[0054]本申請實施例首先將增強納米粒子和粘合劑混合，制備出復合液；所述增強納米粒子選自納米二氧化娃、納米氧化銷、納米碳酸1?、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種。
[0055]本申請?zhí)峁┑膹秃弦喊鰪娂{米粒子和粘合劑，除此之外，所述復合液優(yōu)選還包含分散劑和溶劑。所述增強納米粒子、粘合劑、分散劑和溶劑的內(nèi)容與前文所述內(nèi)容一致，在此不再贅述。
[0056]本申請優(yōu)選在反應(yīng)瓶中加入溶劑、增強納米粒子、分散劑和粘合劑，常溫混合得到復合液。本申請對加料的順序沒有特殊限制，如可依次加入溶劑、增強納米粒子、分散劑和粘合劑進行混合；所述混合優(yōu)選在攪拌的條件下進行，則本申請可采用帶攪拌的三口瓶制備復合液。本申請對所述攪拌的時間沒有特殊限定，得到分散均一、穩(wěn)定的復合液即可。
[0057]得到復合液后，本申請實施例將其通過專用設(shè)備涂覆在高強度纖維表面，經(jīng)干燥，得到復合絲；所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種。
[0058]其中，所述高強度纖維與前文所述內(nèi)容一致，比如，在涂覆復合液之前，所述高強度纖維優(yōu)選經(jīng)過乙醇洗滌或等離子照射。本申請對所述乙醇洗滌和等離子照射沒有特殊限制，使高強度纖維表面帶有極性基團，得到經(jīng)乙醇處理或等離子照射的高強度纖維，利于制備復合絲。
[0059]本申請所述復合絲優(yōu)選具有核殼結(jié)構(gòu)，所述高強度纖維為核，所述復合液中增強納米粒子和粘合劑形成殼，如圖1和圖2所示。在所述高強度纖維表面，本申請實施例通過涂覆復合液，干燥后形成復合絲。所述復合液與高強度纖維的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.7^1):1，更優(yōu)選為0.8:1。所述干燥的溫度優(yōu)選為551:?601:；所述干燥的時間優(yōu)選為12小時?13小時。
[0060]得到復合絲后，本申請實施例將其纏繞在金屬骨架外表面，優(yōu)選經(jīng)固化，得到復合有復合絲增強層的金屬骨架。
[0061〕 其中，所述金屬骨架為內(nèi)層，所述金屬骨架內(nèi)層與前文所述內(nèi)容一致，在此不再贅述。本申請對所述纏繞沒有特殊限制；所述固化為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)手段。在本申請中，所述復合絲增強層的纏繞層數(shù)優(yōu)選為4?8層，更優(yōu)選為5?7層。所述復合絲增強層的厚度優(yōu)選為4臟?18111111，更優(yōu)選為6111111?
[0062]形成復合絲增強層后，本申請實施例利用擠出機，在其上將高分子聚合物通過擠出形成聚合物外護套層，制得復合絲海洋柔性管。
[0063]其中，所述聚合物優(yōu)選為高密度聚乙烯，即所述聚合物外護套層優(yōu)選為密度大于0.948八1113的高密度聚乙烯外護套層。所述擠出為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)手段，本申請并無特殊限制。所述聚合物外護套層的厚度優(yōu)選為3111111?6111111，更優(yōu)選為4.?5111111。
[0064]得到復合絲海洋柔性管后，按照美國石油協(xié)會標準八?1-17】《非粘合性復合軟管規(guī)范》，本申請測試所述復合絲海洋柔性管的靜水壓。結(jié)果顯示，其在24小時內(nèi)的壓力損失小于4%，表明具有很好的密封性能。按照美國石油協(xié)會標準八?1-178《撓性管規(guī)范》，本申請測試所述復合絲海洋柔性管的強度。結(jié)果顯示，其爆破壓力值達到標準要求的數(shù)值，表明具有較高的強度。
[0065]本申請由國家863項目“柔性海底管道關(guān)鍵技術(shù)研宄^2012^09八212)資助實施。
[0066]為了進一步說明本申請，下面結(jié)合實施例對本申請?zhí)峁┑囊环N復合絲海洋柔性管及其制備方法進行具體地描述，但不能將它們理解為對本申請保護范圍的限定。
[0067]以下實施例中，形成聚合物外護套層的聚合物為高密度聚乙烯！！0？28001、由臺灣塑料集團公司生產(chǎn)，其分子量為250000，密度為0.97448八1113，熔融指數(shù)II為0.047。
[0068]實施例1
[0069]在帶攪拌的21三口瓶中加入1000此乙醇，然后在攪拌下依次加入1008粒徑為20011111的單分散3102和硅烷偶聯(lián)劑狃570，常溫攪拌1小時后，加入1208酚醛預聚體(購自無錫光明化工有限公司，分子量為200?300)，繼續(xù)攪拌1小時，得到復合液。
[0070]將線密度為6000的芳綸絲用乙醇進行洗滌處理，得到經(jīng)乙醇處理的芳綸絲。
[0071]按照復合液與芳綸絲的質(zhì)量比為0.8:1，將所述復合液涂覆在所述經(jīng)乙醇處理的芳綸絲表面，經(jīng)干燥，所述干燥的溫度為601，時間為12小時，得到復合絲；如圖2所示，所述復合絲具有核殼結(jié)構(gòu)。將所述復合絲進行掃描電子顯微鏡分析，結(jié)果參見圖3，圖3為本申請實施例1提供的芳綸復合絲的掃描電子顯微鏡321照片。其中，納米3102的粒徑為
200歷。
[0072]將所述復合絲纏繞在厚度為8臟的具有3型互鎖結(jié)構(gòu)的304不銹鋼骨架外表面，纏繞6層，并于801:空氣加熱，固化24小時，形成厚度為4臟的復合絲增強層。
[0073]在所述復合絲增強層上，通過擠出機擠出厚度為的高密度聚乙烯外護套層，得到復合絲海洋柔性管。
[0074]按照上文所述的方法，對所述復合絲海洋柔性管的密封性能和強度進行測試。結(jié)果顯示，在24小時內(nèi)，所述復合絲海洋柔性管的壓力損失小于4%，具有較好的密封性能；所述復合絲海洋柔性管的爆破壓力值達到標準數(shù)值，強度高。
[0075]實施例2
[0076]在帶攪拌的21三口瓶中加入10000[丙酮，然后在攪拌下依次加入1008粒徑為200110的單分散3102，常溫攪拌1小時后，加入1208環(huán)氧樹脂￡-44，繼續(xù)攪拌0.5小時，再加入2.48胺類固化劑(購自北京國藥化學試劑有限公司，為二乙烯三胺)，攪拌1小時，得到復合液。
[0077]將線密度為15000的芳綸絲用乙醇進行洗滌處理，得到經(jīng)乙醇處理的芳綸絲。
[0078]按照復合液與芳綸絲的質(zhì)量比為0.8:1，將所述復合液涂覆在所述經(jīng)乙醇處理的芳綸絲表面，經(jīng)干燥，所述干燥的溫度為601，時間為12小時，得到復合絲。
[0079]將所述復合絲纏繞在厚度為8111111的具有3型互鎖結(jié)構(gòu)的3161不銹鋼骨架外表面，纏繞6層，并于室溫固化24小時，形成厚度為…臟的復合絲增強層。
[0080]在所述復合絲增強層上，通過擠出機擠出厚度為的高密度聚乙烯外護套層，得到復合絲海洋柔性管。
[0081]按照上文所述的方法，對所述復合絲海洋柔性管的密封性能和強度進行測試。結(jié)果顯示，在24小時內(nèi)，所述復合絲海洋柔性管的壓力損失小于4%，具有較好的密封性能；所述復合絲海洋柔性管的爆破壓力值達到標準數(shù)值，強度高。
[0082]由以上實施例可知，本申請將傳統(tǒng)柔性管的內(nèi)護套層、鋼帶耐壓層、鋼帶耐拉層用復合絲增強層代替，制備出一種高強度、輕型的海洋柔性管。并且，本申請制備的復合絲柔性管層數(shù)少，密度低、重量輕，可用于不同海洋深度，能減少使用費用昂貴的浮筒附件，成本較低。
【權(quán)利要求】
1.一種復合絲海洋柔性管，包括:依次相復合的金屬骨架內(nèi)層、復合絲增強層和聚合物外護套層； 所述復合絲增強層由復合絲形成，所述復合絲由高強度纖維和復合液形成，所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種，所述復合液包含增強納米粒子和粘合劑，所述增強納米粒子選自納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米碳酸鈣、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合絲海洋柔性管，其特征在于，所述復合絲具有核殼結(jié)構(gòu)，所述高強度纖維為核，所述復合液中增強納米粒子和粘合劑形成殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復合絲海洋柔性管，其特征在于，所述粘合劑為高分子粘合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合絲海洋柔性管，其特征在于，所述增強納米粒子的粒徑為 50nm ?200nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復合絲海洋柔性管，其特征在于，所述高強度纖維的線密度為 600D ?1500D。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合絲海洋柔性管，其特征在于，所述復合絲增強層的厚度為4mm?18mm，所述復合絲增強層的層數(shù)為4?8層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復合絲海洋柔性管，其特征在于，所述金屬骨架內(nèi)層的厚度為5mm?10mm，所述聚合物外護套層的厚度為3mm?6mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合絲海洋柔性管，其特征在于，所述金屬骨架內(nèi)層為具有S型互鎖結(jié)構(gòu)的304或316L不銹鋼骨架內(nèi)層，所述聚合物外護套層為密度大于0.94g/cm3的高密度聚乙烯外護套層。
9.一種復合絲海洋柔性管的制備方法，包括以下步驟: a)提供包含增強納米粒子和粘合劑的復合液；所述增強納米粒子選自納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米碳酸鈣、碳納米管和納米石墨中的一種或幾種； b)將所述復合液涂覆在高強度纖維表面，經(jīng)干燥，得到復合絲；所述高強度纖維選自芳綸纖維、碳纖維和超高分子量聚乙烯纖維中的一種或幾種； c)將所述復合絲纏繞在金屬骨架外表面，得到復合有復合絲增強層的金屬骨架； d)在所述步驟c)得到的內(nèi)層為金屬骨架的復合絲增強層上，復合聚合物外護套層，得到復合絲海洋柔性管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述復合液還包含分散劑和溶劑； 在涂覆復合液之前，所述高強度纖維經(jīng)過乙醇洗滌或等離子照射。
【文檔編號】B32B1/08GK104455803SQ201410591918
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】孟慶義, 李建軍, 許春, 趙亭 申請人:河北恒安泰油管有限公司