一种非牛顿流体基复合电缆管材结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于电缆管材领域的非牛顿流体基复合电缆管材结构。


背景技术：

2.目前电力电缆敷设过程中电缆外破事故时有发生。而为了提升电缆管材的强度，若采用更厚管壁的材料结构，会使得电缆重量显著增大，为电缆敷设作业增加了难度。且自重较大的电缆管材在搬运及敷设中也会相应的增加碰撞导致管材破坏的风险。探索具有高强度且不会影响电缆敷设作业的电缆管材是技术人员的主要目标。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种非牛顿流体基复合电缆管材结构，其强度高，且可塑性强。
4.实现上述目的的一种技术方案是：一种非牛顿流体基复合电缆管材结构，包括聚丙烯外层，还包括聚丙烯内层和芯层；
5.芯层为多层的剪切增稠流体浸渍的芳纶以及热塑性聚氨酯，芯层夹设于聚丙烯内层和聚丙烯外层之间热压固化。
6.进一步的，所述聚丙烯内层及所述聚丙烯外层的厚度为2mm-5mm。
7.进一步的，剪切增稠流体浸渍的芳纶为等宽度的长条织物，各层芳纶之间采用斜交45
°
方式堆叠设置。
8.进一步的，芯层的厚度为1mm-10mm。
9.本实用新型的一种非牛顿流体基复合电缆管材结构，具有良好的抗穿刺与抗冲击性能，同时该复合材料具备较好的可弯折性，适用于作为地下电缆管道的外保护层，降低了非破坏性开挖铺设时的难度，同时可应对各类外力破坏的情况以保护内部电缆线路的完整。
附图说明
10.图1为本实用新型的一种非牛顿流体基复合电缆管材结构的结构示意图。
具体实施方式
11.为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
12.请参阅图1，本实用新型为解决现阶段电缆管道铺设及应用过程中所遇到的实际问题，同时结合剪切增稠流体基增强复合材料的优势，制备了一种具有优异、稳定力学性能的一种非牛顿流体基复合电缆管材结构，为由三层材料压实构成的空心圆管结构，包括聚丙烯外层1、聚丙烯内层2和芯层3。
13.其中，芯层为多层剪切增稠流体浸渍芳纶以及热塑性聚氨酯，具有一定柔软度，相
对于脆性纯塑料管材具有更好的韧性与可弯折能力，便于非破坏性条件下的开挖施工。其具体制备工艺如下：
14.浸渍时，将芳纶裁成一定宽度的长条状样品，在辊式开炼机中进行剪切增稠液的浸渍，通过挤压力实现剪切增稠液在芳纶织物中的良好浸润；使用多层芳纶平纹布作为芯层材料，多层芳纶之间采用斜交45
°
方式堆叠，这可以提高织物本身在受到外力冲击时的形变能耗散能力；使用聚氨酯作为芯层的树脂基体，使用手糊法、模压法或真空罐成型、树脂转移成型方法中的一种或多种进行固化。
15.芯层夹设于聚丙烯内层和聚丙烯外层之间热压固化。聚丙烯内层及所述聚丙烯外层的厚度为2mm-5mm。芯层的厚度为1mm-10mm。
16.通过电子显微镜观察材料浸渍面及断面结构，可以明显观察到大量剪切增稠液流体填充于芳纶无纺布空隙内，且分布均匀，使得纤维间滑移困难，提高了应对冲击时的能量耗散效果。为了将多层纤维牢固结合在一起，在层与层之间引入聚氨酯组分进行粘合，电镜扫描图中可见两种材料结合紧密，这也使内部的剪切增稠液不易流失，可以长期发挥效益。
17.使用电力电缆敷设施工过程中常用的开掘设备——风镐模拟实际应用情况，对制备的pp-剪切增稠液浸渍芳纶夹层板进行原位冲击试验，评估其抗冲击性能。测试结果显示，在长时间冲击状态下仅在芳纶表面呈现出些许破损，但并没有对复合材料形成实质性破坏，更未出现贯穿的情况。这主要是由于剪切增稠液的存在，在风镐冲击过程中吸收了大部分冲击能量，使风镐钻头无法轻易地将底层的pp板贯穿。由此可见，本实用新型所制备的pp-剪切增稠液浸渍芳纶夹层板远优于现有单一材料的抗冲击能力，一方面大幅提高了电力电缆管材抗风镐冲击能力；另一方面，通过夹心结构的设计，用芯层的复合材料替代原有较厚的管材，从而能够有效降低电力电缆管材重量。本实用新型所研制的新型非牛顿流体/芳纶纤维增强复合材料在电力电缆管材领域呈现出巨大的应用潜力。
18.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。


技术特征：
1.一种非牛顿流体基复合电缆管材结构，包括聚丙烯外层，其特征在于：还包括聚丙烯内层和芯层；芯层为多层的剪切增稠流体浸渍的芳纶以及热塑性聚氨酯，芯层夹设于聚丙烯内层和聚丙烯外层之间热压固化。2.根据权利要求1所述的一种非牛顿流体基复合电缆管材结构，其特征在于，所述聚丙烯内层及所述聚丙烯外层的厚度为2mm-5mm。3.根据权利要求1所述的一种非牛顿流体基复合电缆管材结构，其特征在于，剪切增稠流体浸渍的芳纶为等宽度的长条织物，各层芳纶之间采用斜交45
°
方式堆叠设置。4.根据权利要求1所述的一种非牛顿流体基复合电缆管材结构，其特征在于，芯层的厚度为1mm-10mm。

技术总结
本实用新型公开了一种非牛顿流体基复合电缆管材结构，包括聚丙烯外层、聚丙烯内层和芯层；芯层为多层的剪切增稠流体浸渍的芳纶以及热塑性聚氨酯，芯层夹设于聚丙烯内层和聚丙烯外层之间热压固化。本实用新型强度高，且可塑性强，适用于电缆管材外层防护结构。适用于电缆管材外层防护结构。适用于电缆管材外层防护结构。


技术研发人员：吴峥嵘 王鹏 王明俊 许大田 袁士清 胡彪 黄佳骏 魏玮 唐利渊 李路遥 杨旻宸 火忆 李俊 吴琪 周宇海
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/12/6