基于智能自修复的高密封性管件的制作方法

1.本发明涉及材料领域，具体涉及管件。


背景技术：

2.不管是用于输送液体的液体输送管，还是用于输送气体的气体输送管，对密封性都有一定的要求，从而防止内部被输送的液体或气体泄漏。目前，多通过改善管件的材质和增加管件的防护层的层数来提高管件的密封性，但这些措施都是预防性的，缺少管件破漏后的修复技术，无法通过及时对破漏部分进行修复来提高密封性的办法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供三种基于智能自修复的高密封性管件，具有较好的密封性。
4.本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
5.第一种
6.基于智能自修复的高密封性管件，包括用于输送内容物的内管，所述内管外套设有外管，其特征在于，所述内管和所述外管之间设有内含自修复材料的修复层，
7.所述自修复材料中含有物质b，所述物质b为未固化的热固化材料，物质b受热后会发生固化反应；
8.所述内管内输送的内容物具有一定的温度。
9.第二种
10.基于智能自修复的高密封性管件，包括用于输送内容物的内管，所述内管外套设有外管，其特征在于，所述内管和所述外管之间设有内含自修复材料的修复层，所述自修复材料中含有物质a、物质b，
11.所述物质a能够与内容物发生反应，且反应的过程中会产生热量；
12.所述物质b为未固化的热固化材料，物质b受热后会发生固化反应。
13.第三种
14.基于智能自修复的高密封性管件，包括用于输送内容物的内管，所述内管外套设有外管，其特征在于，所述内管和所述外管之间设有内含自修复材料的修复层，所述自修复材料中含有物质a、物质b、物质c，
15.物质a、物质c中的至少一个被包裹在微胶囊内，所述微胶囊可被内容物溶解或腐蚀，在微胶囊未溶解或腐蚀时，物质a和物质c之间不发生反应，在微胶囊被溶解或腐蚀后，物质a或物质c之间可以发生反应，并且反应的过程中会产生热量；
16.所述物质b为未固化的热固化材料，物质b受热后会发生固化反应。
17.使用说明：
18.一旦内管破裂，内管内的内容物就会通过破裂的位置进入内管和外管之间，通过内容物的自身热量，或通过内容物引发的放热反应产生热量，最终使物质b受热固化，进而
堵塞内管的破裂位置，完成管件的自修复。
19.有益效果：
20.1.可以降低对管件材质和管件的防护层的层数的要求，从而降低生产成本；
21.2.自修复材料在物质b未固化前，有一定的柔韧性，可提高管件的柔韧性，方便管件的弯折；
22.3.相对现有的管件，本专利的自修复材料相当于在管件内添加了润滑剂，一方面，可避免内管、外管件直接摩擦，减少直接摩擦造成管件划损，另一方面，自修复材料可对弯折处进行很好的填充，避免弯折处的防护层断裂、变薄等问题的发生；
23.4.本专利将内容物作为引起一系列反应的引发物，具有修复位置精准、修复反应迅速、修复动作及时等优点。
附图说明
24.图1为本发明的一种结构的沿径向的断面图；
25.图2为本发明的另一种结构的沿轴向的断面图；
26.图3为本发明的另一种结构的沿轴向的断面图；
27.图4为本发明的另一种结构沿径向的断面图；
28.图5为图4中结构在环形凸起处沿轴向的断面图；
29.图6为本发明的另一种结构沿径向的断面图；
30.图7为图6中结构在环形凸起处沿轴向的断面图；
31.图8为本发明的另一种结构的部分剖面图。
具体实施方式
32.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图进一步阐述本发明。
33.具体实施例1，参照图1
34.基于智能自修复的高密封性管件，包括内管3、外管1，内管3和外管1之间设有未固化的热固化材料，即物质b，形成修复层2。
35.内管可以是导热材料制成的管件，例如铁管、铜管、不锈钢管等。该类内管具有较好的导热性，管件可直接传递内容物的热量至修复层，可以直接利用内容物的温度使物质b固化。该类管件适用于内容物自带温度的情况下，自修复材料层内可以不设物质a。例如，换热器内的换热用管件。不用担心使用过程中的固化，因为随着使用过程逐渐固化，甚至全部固化掉，也只是修复能力的逐渐丧失，甚至全部丧失而已，但换来的是新的密封层的建立和厚度的逐渐增加，使得管件的密封性相比于不采用该结构的管件仍然是较高的。内管还可以是塑料制成的管件，例如upvc管、ppr管、pb管、pe-rt管、pph管、pp-b管、pex管。内管还可以是复合管，例如铝塑复合管、钢塑复合管等。即使是导热性能不是很好的管件，因内管破裂后，内容物可以穿过内管，所以只要内容物具有一定的温度，就都可以。
36.具体实施例2，参照图2
37.基于智能自修复的高密封性管件，包括内管3、外管1，内管3和外管1之间设有内含自修复材料的修复层2，自修复材料包括物质a、物质b，物质a能够与内容物发生反应，且反
应的过程中会产生热量；物质b为未固化的热固化材料，在受热后会发生固化反应。图2中物质a、物质b混合后形成的自修复材料。自修复材料还可以仅含物质a、物质b，也可以还含有其它改性材料、粘合剂、催化剂等。自修复材料还可以由其有效成分逐层铺设而成。
38.发生放热现象的反应有很多，例如多数化合反应、活泼金属与水或酸生成h2的反应、很多氧化还原反应、naoh或浓硫酸溶于水等，物质a具体为谁，可根据内容物来确定。物质a可以为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氧化钙、氧化钠、氧化钡、氧化镁、氧化锂、无水氯化锂，无水氯化锌、镁、钙等。
39.优选，当内容物为水或含水的物质时，物质a为氧化钙。cao+h2o＝ca(oh)2，在反应过程中会产生热量，对内管进行修复。更关键的是，在管件作为灌溉用水管的时候，反应后的产物ca(oh)2进入水中，并随水到达农田，可降低土壤酸性，改良土壤结构。此外，在管件作为喷雾送药的农具上的供药管路时，因为氢氧化钙微溶于水，可使药液成粘稠性，有利于药液在植物枝叶上附着。含水的物质包括天然气。天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮气、水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。
40.优选，当内容物为同时含有水和co2的物质时，物质a为氧化钙。cao+h2o＝ca(oh)2，在这个反应过程中会产生热量，对内管进行修复。ca(oh)2+co2＝caco3+h2o，在这个反应中会吸收co2，在当管件为汽车尾气片排放管件时，其对co2的吸收作用，可降低汽车尾气对空气的污染。
41.优选，当内容物为水或酸的时候，物质a优选为活泼金属，例如钠、镁等。当内容物为naoh或浓硫酸时，物质a优选为水。
42.具体实施例3，参照图3
43.基于智能自修复的高密封性管件，包括用于输送内容物的内管，内管外套设有外管1，内管3和外管1之间设有内含自修复材料的修复层2，自修复材料中含有物质a、物质b、物质c，物质a、物质c中的至少一个被包裹在微胶囊6内，微胶囊6可被内容物溶解或腐蚀，在微胶囊未溶解或腐蚀时，物质a和物质c之间不发生反应，在微胶囊被溶解或腐蚀后，物质a或物质c之间可以发生反应，并且反应的过程中会产生热量；物质b为未固化的热固化材料，物质b受热后会发生固化反应。
44.能够发生放热现象的反应上面在具体实施例2中已经介绍过了，可参考具体实施例2对物质a、物质c进行选材。关于微胶囊的材质可在选定的物质a、物质c、内容物后进行选择，只要满足上面的要求即可。
45.可以微胶囊内设有两个腔室，其中一个腔室内放物质a，另一个腔室内放物质c。两个腔室可以是分别独立的两个腔室，也可以是一个腔室套设在另一个腔室内。两种方式都有利于在微胶囊溶解或腐蚀后，改善两者的接触效果，从而保证反应程度。但套设的方式更加有利于对反应物质的保护，即使不小心外侧微胶囊破裂，也不会造成提前反应，做出破损位置的误判。还可以物质a涂覆或电镀在内管的外侧壁上，物质c涂覆或电镀在外管的内侧壁上，物质b填充在两者之间，利用物质b使物质a和物质c隔离，从而起到微胶囊的作用。还可以物质a或物质c中的一个被包裹在微胶囊内，另一个混合在物质b内。或者另一个涂覆或电镀在内管的外侧壁或外管的内侧壁上。
46.具体实施例4，参照图4、图5、图6、图7
47.基于智能自修复的高密封性管件，包括内管3、外管1，内管3和外管1之间设有内含自修复材料的修复层2，内管的外侧壁或外管的内侧壁上可以等间距的设有环形凸起，环形凸起一端固定连接内管或外管中的一个，另一端抵在另一个上。从而利用环形凸起将内管和外管之间的空间进行隔离分区，避免自修复材料流动性过高造成部分部位没有的问题。环形凸起优选固定连接在外管上。从而使自修复材料可以移动至环形凸起与内管之间，进而允许在内管的外侧壁上形成严密的、成分一致的固化保护层，保证管件的密度。
48.环形凸起上可以等间距的设有缺口5，缺口5将环形凸起分割为多个扇形状的部分。从而提高管件的柔韧性，同时为自修复材料提供容置空间。缺口5所在的面与环形凸起在缺口处的切线呈30度到60度夹角，从而分散扇形状的结构的受力情况，使得管件不仅方便弯折，而且可以上下挤压。同时，该结构可以增加缺口的面积，提高自修复材料的容置量。相连的两个环形凸起上的缺口不正对。从而利用缺口位置的变化，使内管3和外管1内的通道变得复杂，进而限制自修复材料在两个环形凸起之间的的流动。
49.具体实施例5，参照图8
50.基于智能自修复的高密封性管件，包括内管3、外管1，内管3外设有包绕带，包绕带位于内管3和外管1之间，包绕带上粘附有自修复材料。可以通过将包绕带在自修复材料内浸泡，从而使自修复材料粘附在包绕带上，进而使自修复材料分布更为均匀。包绕带可以有多层。多层包绕带自内向外逐层呈螺旋状的包绕。优选，相邻的两层的包绕方向不同。从而改善包绕效果，进而改善自修复材料的覆盖效果。位于不同包绕层上的物质b的成分允许存在差异。包绕带可以是无纺布、多孔海绵等。从而利用无纺布、多孔海绵等的空隙吸附容纳自修复材料。此时自修复材料还可以可使物质a、物质b处于流体状态的溶剂、增强剂、催化剂等，但最好不与物质a、物质b发生反应，从使自修复材料呈可移动状态。
51.上述各具体实施例中，可以，物质a和物质b混合。物质a和物质b混合后再填充于内管和外管之间。也可以，物质a不与物质b混合，采用分层填充的方式进行填充，即方案一、内管外覆盖物质a，物质a外覆盖物质b，物质b外为外管。或者，方案二、内管外覆盖物质b，物质b外覆盖物质a，物质a外为外管。优选方案二，从而保证密封效果。物质a还可以作为内管或外管的镀层。
52.上述各具体实施例中，技术特征之间可以相互叠加、替换。上述各具体实施例中，物质a、物质b、物质c均可以不是成分单一的物质，可以是几种物质的混合。在微胶囊的结构中，微胶囊有多个，不是只有一个意思。微胶囊的种类也可以是几种类型并存的。
53.上述各具体实施例中，对内管的修复方法也同样适用于外管。只不过这是内容物变成了空气。空气中正常情况下都是有水的，可参照内容物为水的方案进行设置。也可以采用增加物质a的种类，让部分物质与内管内的内容物反应放热，部分物质与空气中的部分成分反应放热。还可以在自修复材料中增加光固化材料。利用光照使光固化材料固化，从而完成对外管的修复。这种方式特别适合外管是遮光材料制成的外管。
54.上述各具体实施例中，内管的外侧壁或外管的内侧壁上可以设有锥柱状凸起或锥柱状凹陷，从而利用凸起或凹陷容置自修复材料，并限制自修复材料或包绕带(如有)的移动。
55.上述各具体实施例中，用于制作外管的材料中优选含有根据温度变化而变色的变色材料。从而根据外管的颜色变化，判断内管的断裂位置。进而方便在密封性实验过程中或
实际使用过程中，发现断裂位置，为管件易断裂位置提供判断用数据，方便生产者针对性的进行改进和再开发。此外，在断裂位置判断出来后，可以通过外部加热的方式，对管件进行辅助加热，改善物质b固化速度和固化程度，从而获得更好的修复效果。
56.上述各具体实施例中，内管和外管之间还可以设有弹簧结构。弹簧结构为呈螺旋状环绕设置的弹簧。弹簧结构的环绕中心为内管的中心轴线。螺旋状的环绕使得弹簧具有沿着管件轴向拉伸的能力，并在这个过程中具有保持内管和外管间距的能力。弹簧本身的螺旋结构使得弹簧具有沿着管件径向拉伸的能力，并在这个过程中具有保持内管和外管的轴向长度的能力。本专利利用弹簧结构可以增加管件的柔韧性，更关键的是利用弹簧结构在内管和外管之间的形变，驱动自修复材料移动，从而改善放热反应的反应效果，提高修复的修复效果。可以直接将弹簧作为物质a或物质c。这样在反应结束后，相对于其它材质的弹簧，因被反应而消耗掉，同时因物质b固化而使破损的位置变硬，可避免其它弹簧继续存在时，因形变对固化处的破坏，整体技术效果大于单个技术效果之和。
57.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。