[发明专利]机械性能与电学性能独立调控的纤维增强塑料电熔管件

权利要求书

1.一种机械性能与电学性能独立调控的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，所述电熔管件本体的材料是掺杂了导电纤维的热塑性塑料，导电纤维是指表面具有导电体的纤维；在电熔管件本体中，导电纤维相对于电熔管件本体的质量占比为0～40％，且不为0；在导电纤维中，导电体相对于纤维的质量占比为0～30％，且不为0；

所述纤维是非导电性纤维状材料或导电性纤维状材料；其中，非导电性纤维状材料是玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、硼纤维、竹纤维中的任意一种；导电性纤维状材料是碳纤维或聚苯胺纤维；

所述导电体是碳系导电体或导电金属镀层；其中，碳系导电体是碳纳米管、碳纳米纤维或石墨烯中的任意一种；导电金属镀层是铜、锌或银的金属镀层。

2.根据权利要求1所述的纤维增强塑料电熔管件，其特征在于，所述热塑性塑料是聚乙烯或聚丙烯。

3.一种独立调控纤维增强塑料电熔管件的机械性能与电学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将导电体通过物理方法或化学方法生长于纤维的表面，得到导电纤维；在导电纤维中，导电体相对于纤维的质量占比为0～30％，且不为0；

所述纤维是非导电性纤维状材料或导电性纤维状材料；其中，非导电性纤维状材料是玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、硼纤维、竹纤维中的任意一种；导电性纤维状材料是碳纤维或聚苯胺纤维；

所述导电体是碳系导电体或导电金属镀层；其中，碳系导电体是碳纳米管、碳纳米纤维或石墨烯中的任意一种；导电金属镀层是铜、锌或银的金属镀层；

(2)将导电纤维与热塑性塑料颗粒经过共混挤出和注塑工艺，制得具有导电性的标准拉伸试样；在标准拉伸试样中，导电纤维相对于标准拉伸试样整体的质量占比为0～40％，且不为0；

(3)根据预设方案确定热塑性塑料、纤维和导电体的种类，以及导电体生长方法之后，制备若干个标准拉伸试样，具有不同导电体生长量的导电纤维和不同的导电纤维掺杂比例；在标准拉伸试样的表面安装一对电极，以导线连接至电阻测试装置；将标准拉伸试样夹持在万能试验机的夹具中，同时进行机械性能测试实验与导电性能测试实验，获取材料机械性能与导电性能随导电体生长量和导电纤维填充量变化的数据；

(4)分析实验所得标准拉伸试样的机械性能与导电性能的变化情况，并进行相应调整：

若电学渗流时的导电纤维含量低于机械性能最大提升时的导电纤维含量，需要降低纤维表面的导电体生长量；若机械性能最大提升时的导电纤维含量低于电学渗流时的导电纤维含量，需要提高纤维表面的导电体生长量；直至获得材料机械性能最大提升时的导电纤维含量与电学渗流时的导电纤维含量一致，该条件下标准拉伸试样的机械性能增强与电学性能提升均达到了最优值；

(5)利用最优情形下的纤维表面的导电体生长量与导电纤维含量的数据进行原料准备，按常规的电熔管件制备工艺得到电熔管件，实现机械性能增强和结构健康监测灵敏度同时达到最优化。

4.根据权利要求3所述的纤维增强塑料电熔管件，其特征在于，所述物理方法是指电泳沉积法或涂覆法；所述化学方法是指化学气相沉积法或化学反应法。

5.根据权利要求3所述的纤维增强塑料电熔管件，其特征在于，所述热塑性塑料颗粒是聚乙烯颗粒或聚丙烯颗粒。