用于装配式电力工作井的井体、井盖材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了用于装配式电力工作井的井体、井盖材料及其制备方法，包括三明治结构，三明治结构的上下两层与中间层之间，采用模压成型工艺结合。进一步地，可以将多层三明治结构板材通过模压成型工艺结合，形成多层三明治结构板材。该方法制备的板材，可以最大程度发挥连续玻纤与短玻纤各自性能上的特点，中间层按照一定角度交叉层叠(最简单的是x

【技术实现步骤摘要】
用于装配式电力工作井的井体、井盖材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料的
，特别是用于装配式电力工作井的井体、井盖材料及其制备方法的


技术介绍

[0002]近年来，随着国民经济的快速增长和人民生活水平的不断提高，我国用电量增幅较快，例如2022年11月14日，国家能源局发布2022年1至10月，全社会用电量累计71760亿千瓦时，同比增长3.8％，由此带来的电缆埋设的配套设施，如电力工作井、电力排管等施工量急剧增加。
[0003]装配式结构相较于传统的先放坡开挖再浇筑混凝土，具有施工简便、质量稳定、节材环保等诸多优点。电力井盖是为了保护电缆线、地下电力设备的一个重要的公共设施，有它保护的电缆线、地下电力设备可以不怕高温、严寒、下雨等恶劣天气，为群众提供优质的电力服务。目前井盖的材质主要分为四种，(1)金属井盖，所用材料主要是铸铁、球墨铸铁、青铜；(2)钢筋水泥混凝土井盖，可以看成是水泥基复合材料；(3)再生树脂井盖，主要采用各种回收的废旧塑料，粉煤灰等制成，通常加入钢筋作为骨架材料提高强度与模量；(4)聚合物基复合材料井盖，通常在树脂基体中加入玻纤，硫酸钙晶须，短切碳纤维，玄武岩纤维等。
[0004]聚丙烯是一种热塑性聚合物，为白色蜡状材料，由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达167℃，耐热，密度0.90g/cm3，是最轻的通用塑料。耐腐蚀，抗张强度30MPa，缺点是耐低温冲击性差。PP在工程塑料中，仍属于拉伸强度较低的塑料品种，同时其制品的抗冲击性能和耐热性能均较差。玻璃纤维(Glass Fiber)，是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石六种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20—1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维是工业强基的重要材料，被广泛应用于航空航天、交通运输、电子电器、建筑建材、节能环保、基础设施、体育休闲等国民经济各个领域，成为替代钢材、木材、石材等传统材料的新一代复合材料。玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉；按玻璃成分，可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和耐碱(抗碱)玻璃纤维等。
[0005]玻纤增强热塑性复合材料通常为玻纤增强聚丙烯(PP)，玻纤增强尼龙等，其中玻纤增强聚丙烯使用最为广泛。玻纤因具有较高的长径比，以及优异的力学性能，是提升PP材料刚性的重要手段。玻纤增强聚丙烯(GFPP)是以聚丙烯(PP)为基体，加入一定量的玻纤和其它助剂而制成的一种高分子复合材料。玻纤的纤维长度是决定GFPP材料性能的重要因素，根据玻纤的纤维长度不同，玻纤增强聚丙烯可分为短玻纤增强聚丙烯(SGFPP)和长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)，其中短玻纤增强聚丙烯(SGFPP)是指纤维长度在0.2
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0.6mm之间玻纤增强聚丙烯。短玻纤增强聚丙烯具有良好的耐磨性、抗蠕变性、抗疲劳性、耐腐蚀性以及电
绝缘性，且质轻、刚性/比强度高，基于其优良性能，短玻纤增强聚丙烯逐渐取代工程塑料和金属材料，在汽车制造、家用电器、电子产品、日常生活用品、建筑工程、仪器仪表等领域应用日益广泛。但短玻纤增强聚丙烯在强度、刚度、翘曲度、耐疲劳、尺寸稳定性等方面不及长玻纤增强聚丙烯，伴随需求升级，短玻纤增强聚丙烯存在被长玻纤增强聚丙烯替代的风险。短玻纤增强聚丙烯制备工艺包括挤出工艺、注塑工艺、发泡工艺等，随着研究不断深入，短玻纤增强聚丙烯新型制备工艺受到市场关注，如水辅助共注塑成型技术。长玻纤在强度、刚度、翘曲度、耐疲劳、尺寸稳定性等方面超过短玻纤，尤其是长玻纤填充复合材料在注塑制品流动方向上的弯曲模量要显著高于短玻纤制品。相对于短玻纤增强聚丙烯，长玻纤增强聚丙烯材料机械可靠性各向异性行为非常明显，在沿玻纤取向方向的力学性能优异。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，提出用于装配式电力工作井的井体、井盖材料及其制备方法，用于开发一种由长、短玻纤选择分布，协同增强聚丙烯复合材料板材。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出了用于装配式电力工作井的井体、井盖材料及其制备方法，本专利技术中的井体、井盖材料中的玻纤增强复合材料为一种三明治结构，其中上下两层为短玻纤复配离子液体协同增强的聚丙烯板材。中间层为以一定玻璃纤维(玻纤)角度交叉排列增强的连续长玻纤增强聚丙烯板材，其中最简单的结构是单轴取向连续玻纤增强的聚丙烯板材，按照玻纤角度90度角交叉层叠在一起。该种结构可以充分地发挥长、短玻纤在性能上的特点。
[0008]中间层90度角垂直交叉排列增强的连续长玻纤增强聚丙烯板材，是通过两张单轴取向连续长玻纤增强聚丙烯板材以纤维角度90度角垂直交叉排列模压制成。90度角垂直交叉排列的玻璃纤维可以同时提高聚丙烯板材在平面X、Y两个方向上的拉伸强度和弯曲模量。
[0009]单轴取向连续长玻纤增强聚丙烯板材是通过自己搭建的拉挤
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压延生产线制备，具体操作为通过将连续玻璃纤维在聚丙烯的熔体中熔融浸渍，然后压辊压延，最后切割设备切割裁边。具体操作是将连续玻璃纤维通过预拉伸、纱架引纱、穿纱板穿纱以一定的速度引入浸渍模腔中，同时将聚丙烯、增容剂、抗氧剂，抗紫外线吸收剂、阻燃剂等按一定比例混合后，经过单螺杆挤出机熔融共混配成聚丙烯混合料，也进入自制的浸渍模腔中。连续玻纤与聚丙烯混合料在浸渍模腔中经浸渍后，经牵引机引出，然后通过成型模具中成型，进一步压辊压延，切割机修边，自然冷却后得到单轴取向连续长玻纤增强聚丙烯板材。板材可以通过切割得到需要的尺寸，板材的厚度可以通过玻璃纤维束的根数、模具尺寸、连续玻璃纤维浸渍时间，压辊间距等参数来进行调节。
[0010]所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，型号为EDR14
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2000
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988A，其表面经过硅烷偶联剂KH
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550处理后烘干。
[0011]单轴取向连续长玻纤增强聚丙烯板材中玻纤的质量分数可以相对于聚丙烯的质量在80％—120％之间调节，这里优选为100％。
[0012]所述玻纤通过浸渍模腔的速度为10—30cm/min，这里优选为20cm/min。
[0013]所述的模具尺寸为厚度方向可以在1—15mm之间调节，这里优选厚度为3mm。
[0014]所述的增容剂可以是马来酸酐接枝聚丙烯，环氧接枝聚丙烯，这里优先选择马来酸酐接枝聚丙烯。
[0015]所述增容剂的添加量为相对于聚丙烯的1％—10％，这里优选为3％。
[0016]所述的抗氧剂可以是酚型、苯胺型等结构，例如：受阻酚类抗氧剂3125、亚磷酸酯类抗氧剂168、受阻酚类抗氧剂264、季戊四醇衍生物类抗氧剂1010、异氰脲酸酯类抗氧剂3125、十八碳醇酯类抗氧剂1076，这里优先选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于装配式电力工作井的井体、井盖材料，其特征在于：包括三明治结构，所述三明治结构的中间部分采用多层通过压延工艺制备的单轴取向连续玻纤增强聚丙烯板材按照一定玻纤取向角度交叉层叠排列制备，所述三明治结构的上、下两层采用短玻纤复配离子液体增强的聚丙烯板材制备。2.如权利要求1所述的用于装配式电力工作井的井体、井盖材料，其特征在于：所述三明治结构包括上、下两层的离子液体+无规排列短玻纤(1)和中间部分的x方向连续玻纤(2)、y方向连续玻纤(3)。3.如权利要求1所述的用于装配式电力工作井的井体、井盖材料，其特征在于：所述三明治结构的中间部分的玻纤质量分数相当于聚丙烯的80—120％，所述单轴取向连续玻纤增强聚丙烯板材的厚度为1—15mm；所述三明治结构的上、下两层的短玻纤质量分数相当于聚丙烯的80—120％，短玻纤复配离子液体增强的聚丙烯板材中的所述离子液体添加量相当于聚丙烯的0.1—10％。4.如权利要求1所述的用于装配式电力工作井的井体、井盖材料，其特征在于：所述三明治结构的中间部分和三明治结构的上、下两层均可以加入增容剂、阻燃剂、抗氧剂、抗紫外线吸收剂中的一种或几种，增容剂的质量分数相当于聚丙烯的1％—10％，阻燃剂的质量分数相当于聚丙烯的1％—40％，抗氧剂的质量分数相当于聚丙烯的0.1％—5％，抗紫外线吸收剂的质量分数相当于聚丙烯的0.1％—5％。5.如权利要求1所述的用于装配式电力工作井的井体、井盖材料，其特征在于：所述短玻纤复配离子液体增强的聚丙烯板材中的离子液体可以不含有双键的，也可以含有双键的；当所述短玻纤复配离子液体增强的聚丙烯板材使用含有双键的离子液体时，短玻纤复配离子液体增强的聚丙烯板材体系中要加入自由基引发剂，所述自由基引发剂的添加量相当于聚丙烯的0.001—1％。6.如权利要求1所述的用于装配式电力工作井的井体、井盖材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：制备三明治结构的中间部分：采用单轴取向连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：杭州传向电气有限公司，
类型：发明
国别省市：