[发明专利]具有应变自监测功能的碳纤维增强塑料电熔管件

权利要求书

1.一种具有应变自监测功能的碳纤维增强塑料电熔管件，包括埋设了电阻丝的电熔管件本体，在电熔管件本体上设有分别接至电阻丝两端的两根接线柱；其特征在于，所述电熔管件本体是由填充了碳纤维的热塑性塑料制成；在电熔管件本体中，短切碳纤维的质量占比为5~20%；在电熔管件本体表面设置至少一组成对的电极，用于监测使用过程中因受热温升或内压变形导致的电阻值变化以实现对电熔管件的应变监测；所述电极是薄片电极、线状电极或条状电极；其中，薄片电极以粘贴方式固定在电熔管件本体表面，线状电极或条状电极嵌入在设于电熔管件本体表面的电极槽中；成对的电极沿电熔管件环向布置，用于监测管件轴向应变；或者成对的电极沿电熔管件轴向布置，用于监测管件环向应变；或者，成对电极之间与电熔管件环向或轴向呈小于45°的夹角布置，用于监测管件环向或轴向的应变。

2.根据权利要求1所述的碳纤维增强塑料电熔管件，其特征在于，所述薄片电极厚度为0.1~0.5mm。

3.根据权利要求1所述的碳纤维增强塑料电熔管件，其特征在于，所述成对的电极至少有两组；当其中有一组为环向布置另一组为轴向布置时，两组成对电极之间不能发生交叉。

4.根据权利要求1所述的碳纤维增强塑料电熔管件，其特征在于，在每对电极中，两个电极的间距为1~5mm。

5.权利要求1所述碳纤维增强塑料电熔管件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将热塑性塑料粉末和短切碳纤维放入机械搅拌器中，搅拌得到均匀的混配料；在混配料中，短切碳纤维的质量占比为5~20%；所述短切碳纤维的直径7~10，长度1~5mm；热塑性塑料粉末是指聚乙烯粉末或聚丙烯粉末；

（2）将混配料加入挤出机的料斗中，通过挤出机的螺杆剪切作用使得碳纤维均匀分布在塑料基体中，挤出得到线条状的复合物；然后通过造粒机造粒，得到复合物粒子；

（3）按常规的电熔管件制备工艺，经注塑机注塑成型得到电熔管件半成品；

（4）在电熔管件半成品的表面安装至少一对电极：在电熔管件半成品的表面需要粘贴电极的区域涂覆一层导电银胶，然后在导电银胶上粘贴薄片电极；或者，在注塑成型时使电熔管件半成品的表面具备电极槽，然后将线状电极或条状电极嵌入电极槽内；最终得到具有应变自监测功能的碳纤维增强塑料电熔管件。

6.利用权利要求1所述碳纤维增强塑料电熔管件实现应变监测的方法，其特征在于，包括：以导线将成对的电极分别连接至电阻仪的接线柱，在使用电熔焊机对电熔管件通电进行焊接时或管件内部存在介质压力时，记录电阻仪的阻值变化以实现对电熔管件的应变监测。

7.一种具有应变自监测功能的碳纤维增强塑料电熔管件，包括埋设了电阻丝的电熔管件本体，在电熔管件本体上设有分别接至电阻丝两端的两根接线柱；其特征在于，所述电熔管件本体是由填充了碳纤维的热塑性塑料制成，短切碳纤维在电熔管件本体中的质量占比为5~20%；

还包括至少一对独立于电熔管件本体的电极，所述电极是薄片电极、线状电极或条状电极；在使用时，将薄片电极以粘贴方式固定在电熔管件本体表面，线状电极或条状电极嵌入在设于电熔管件本体表面的电极槽中；成对的电极沿电熔管件环向布置，用于监测管件轴向应变；或者成对的电极沿电熔管件轴向布置，用于监测管件环向应变；或者，成对电极之间与电熔管件环向或轴向呈小于45°的夹角布置，用于监测管件环向或轴向的应变。

8.利用权利要求7所述碳纤维增强塑料电熔管件实现应变监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在碳纤维增强塑料电熔管件的表面安装至少一对电极：

以砂纸打磨碳纤维增强塑料电熔管件表面，然后用导电银胶将厚度为0.1~0.5mm的薄片电极粘贴在打磨位置；或者，在碳纤维增强塑料电熔管件表面开设电极槽，然后将线状电极或条状电极嵌入电极槽内；

（2）以导线将成对的电极分别连接至电阻仪的接线柱，在使用电熔焊机对电熔管件通电进行焊接时或管件内部存在介质压力时，记录电阻仪的阻值变化以实现对电熔管件的应变监测。