远距离扑灭输电线路山火用耐磨耐高温耐高压柔性水管的制作方法

本发明属于输电线路山火防治技术领域，具体涉及一种远距离扑灭输电线路山火用耐磨耐高温耐高压柔性水管。

背景技术：

近年来，输电线路附近山火频繁引发线路跳闸，严重影响电网的安全稳定运行。对电网山火进行扑救，是防止输电线路因山火跳闸的最直接、最有效的技术手段。但由于输电线路现场处于100米以上高山，且坡陡路险、车辆无法到达，因此，需要用高压水管远距离输水至山火现场进行灭火，通常压力高达15MPa。

因此，输电线路山火的防治采用高压灭火装置，但是现有普通的消防水管配套使用，出现如下问题：(1)山火点附近水资源匮乏，普通消防布水管标准口径为40mm，水管内残余水量大，严重浪费水资源，消防水利用率低；(2)山火点通常位置较高，消防水输送必须采用高压灭火装置，普通消防车用布质消防水管承压能力最大为4Mpa，耐压能力不够，如果用在高压场合会出现爆裂、泄漏；(3)由于输电线路山火灭火装备使用的灭火液具有弱酸碱性，普通消防水管大多采用橡胶或PVC等材料，耐酸碱性差，且光滑性不佳，聚氨酯材料虽然耐酸碱性能好，但价格较为昂贵；(4)高压水管现场使用需要弯曲连接及收集存放，需要很好的柔软性，目前市面高压管为了增加耐压性能，加入钢丝或其他金属材料，或采用硬质橡胶，均难以弯曲，不便灭火时水管弯曲和灭火后收存。如专利申请CN105169609A采用了金属阻燃网层增加耐压能力，专利申请CN 202017826U在水管的外部缠绕着具有高抗拉力的钢丝来增加耐压能力，但这些产品均不易弯曲，柔软性差，不能满足远距离灭火需求。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种远距离扑灭输电线路山火用水管，该水管为耐磨、耐高温、能承受高压、柔性水管。

本发明的技术方案是：一种远距离扑灭输电线路山火用耐磨耐高温耐高压柔性水管，该水管包括由内到外三层，最内层为聚氨酯-PVC复合材料层，中间层为合成纤维层，最外层为聚酯棉层，中间层和最外层均由细绳编织而成，最内层和中间层粘结在一起；

所述聚氨酯-PVC复合材料层由质量份为15～20份的热塑性聚氨酯、62～72份的PVC、8～12份的DOP、1～5份的热稳定剂和1～2份的铜盐复合制备而成。

所述聚氨酯-PVC复合材料层经下述步骤制备得到：将PVC、DOP、热稳定剂和铜盐预塑化，然后加入热塑性聚氨酯混炼，最后注塑成型。

所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡，所述铜盐为无水硫酸铜。

所述预塑化为95～105℃下预塑化15～20min。

在一个具体实施例中，热塑性聚氨酯先在60～80℃真空干燥5～8h，然后将其与预塑化后的PVC、DOP、热稳定剂和铜盐混合，混炼温度为150～180℃。

在一个具体实施例中，最内层厚度为0.8～1.2mm，中间层厚度为1～1.5mm，最外层厚度1.2～1.6mm；水管内径12～15mm。

在一个具体实施例中，中间层所述合成纤维为涤纶纤维；中间层每股合成纤维细绳直径0.08～0.12mm，用120～160股合成纤维细绳编织而成。

在一个具体实施例中，最外层每股聚酯棉细绳直径0.08～0.12mm，用140～170股阻燃聚酯棉细绳编织而成。

在一个具体实施例中，最内层和中间层通过加热粘结在一起，最外层套在中间层外。

本发明有如下的有益效果：

1、水管承压能力强，能够承受高压灭火装置15MPa压力，较目前最高承压消防水管提高2.75倍，满足输电线路山火高山灭火所需输送压力要求；

2、内胆采用新的聚氨酯-PVC复合材料，相比普通橡胶和PVC材料，具备防腐蚀、水流阻力小、机械性强、密封性好的性能，防止高效灭火液的腐蚀，提高了水管的机械性能和使用寿命，降低了水管的压力损耗，同时相对聚氨酯材料，成本低，经济性好。

3、外层聚酯棉相比普通棉具有很好的耐高温性能和阻燃性能，防止水管在高温火场烧损。

4、水管耐磨损，能够在山地使用，使用寿命长。

5、水管柔性好，弯曲性能佳，适合现场应用场合各种弯曲，方便收放整理。

6、在优选的实施例中，水管口径小，使用轻便，降低水管蓄水量，较标准消防水管节约用水89.44％，提高了消防水剂的利用率。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式的高压细水雾装置配套消防水管的结构图，图中标示为：

1—聚氨酯-PVC复合材料层；

2—合成纤维层；

3—聚酯棉层。

具体实施方式

本发明所用聚酯棉(即聚酯短纤维)，以及所用原料聚酯型热塑性聚氨酯、PVC、DOP(邻苯二甲酸二辛酯)和二月桂酸二丁基锡热稳定剂均可市购。

实施例1聚氨酯-PVC复合材料的制备

本实施例由16％(质量)的聚酯型热塑性聚氨酯、70％的PVC材料、10％的DOP和2％二月桂酸二丁基锡热稳定剂、2％无水硫酸铜复合制作而成。

聚氨酯-PVC复合材料的制备方法为：

1)PVC的预塑化：预塑化时先将70份(重量份)的PVC材料、10份的DOP、2份二月桂酸二丁基锡和2份无水硫酸铜混合均匀放入烘箱，在100℃下预塑化15～20min。预塑化过程中每隔5分钟左右要将物料拿出烘箱搅拌一次。

2)PVC/TPU(热塑性聚氨酯弹性体)共混物的制备：根据配方称取16份热塑性聚氨酯、将其在60～80℃烘箱内真空干燥5～8h。将干燥后的16份热塑性聚氨酯和84份预塑化的PVC、DOP、二月桂酸二丁基锡和无水硫酸铜混合物投入炼塑机中，将炼塑机辊筒升温至160℃。启动炼塑机，混炼均匀。

3)将混炼好的PVC/TPU共混物放入注塑机中，调节温度至160℃，注塑挤出得到管型内层。

本发明在聚氨酯-PVC复合材料中加入无水硫酸铜，利用铜离子与聚氨酯中的氨基、PVC中的氯原子之间的络合作用，增强聚氨酯与PVC之间的相容性，提高复合材料的机械性能。

实施例2聚氨酯-PVC复合材料的制备

本实施例由20份(质量)的热塑性聚氨酯、65份的PVC材料、8份的DOP和5份二月桂酸二丁基锡热稳定剂、2份无水硫酸铜复合制作而成。

除各组分加入的量外，本实施例的聚氨酯-PVC复合材料的制备方法与实施例1相同。

实施例3聚氨酯-PVC复合材料的制备

本实施例由18份(质量)的热塑性聚氨酯、68份的PVC材料、12份的DOP和1份二月桂酸二丁基锡热稳定剂、1份无水氯化铜复合制作而成。

除各组分加入的量外，本实施例的聚氨酯-PVC复合材料的制备方法与实施例1相同。

实施例4远距离扑灭输电线路山火用水管

如图1，本发明一个具体实施方式的水管为三层结构。

第一层(内层)为聚氨酯-PVC复合材料层1，厚度为1mm。本实施例采用实施例1制备的聚氨酯-PVC复合材料。该层具有很好的耐酸碱性能、机械性能和密封性能，防止灭火剂对水管造成的腐蚀老化，同时成本相对低。

第二层(中间层)为合成纤维层2。该层采用涤纶纤维编织而成。在一个优选的实施方式中，每股合成纤维细绳直径0.1mm，用144股合成纤维细绳编织而成，合成纤维层厚度为1.2mm。该层机械韧性好，耐压强度高。

第三层(外层)为聚酯棉层3。在一个优选的实施方式中，每股聚酯棉细绳直径0.1mm，用156股阻燃聚酯棉细绳编织而成，阻燃聚酯棉层厚度1.4mm。该层具有很好的承压性能，同时具有阻燃性能，防止火场高温损害水管。

第一层和第二层经高温处理，粘结在一起，第三层套住第二层。

本实施例水管与高压灭火装备配套使用，装备工作压力大。因此，内胆采用的聚氨酯-PVC复合材料具有耐高压、水流阻力小，最大限度地减少压力损耗。由于在消防水中加入高效灭火剂，聚氨酯-PVC复合材料具有耐酸碱、防腐蚀、耐老化性能，并且经济性好，满足了高效灭火剂防腐蚀的性能。

第二层合成纤维和第三层聚酯棉采用编织法，可以承压15Mpa，较目前最高消防水管承压4MPa提高2.75倍，从而可保证灭火装备高压力输出将灭火水剂输送到输电线路高山现场进行灭火。

将本实施例的水管6种样品，采用蒸气压力机进行压力测试，测得水管的爆破压力平均值为20.13MPa。试验结果如下：

表1实施例4样品压力测试结果

同时本实施例水管具有耐磨性能，双层编制较好地保护内胆，延长水管使用寿命，同时具备耐高温性能。

在一个优选的实施方式中，本发明水管内径13mm，大大降低水管余水损耗，较普通40mm水管节约残余水：

式中，l为水管长度。

相对于目前消防水管，本发明水管具有节水、耐高压、耐温耐磨的优点，可满足输电线路高山灭火需求。