本发明属于复合材料，具体涉及一种复合材料隧道桥架的制备方法及应用。
背景技术：
1、随着科学技术的快速发展和进步，隧道桥架的材质、功能和使用效果也发生了突飞猛进的效果，安装在隧道中的桥架主要用于支撑和保护电力电缆、控制电缆、照明电缆及其配件，在隧道、地下道、城市轨道交通等场所，桥架起到了重要的作用。桥架能够防止电缆受到机械损伤，如挤压、撞击等，保证电缆的完整性和安全性。通过桥架系统，可以对各种电缆进行分类、分层布置，使电缆线路更加有序，便于维护和管理。桥架的设计通常考虑到散热问题，确保电缆在运行中产生的热量能够有效散发，避免过热影响电缆性能。桥架系统可以根据隧道的实际走向和空间条件灵活设计，适应不同的安装环境。在地震等自然灾害情况下，桥架系统还可以提供一定的抗震支撑，减少损失。通过在隧道天花板或墙壁上安装桥架，可以节省地面空间，使得隧道内部空间得到更合理的利用，并且，能够隐藏电缆，使电缆不暴露在外，使隧道内部更加美观，同时也减少灰尘和污垢的积累。
2、现有复合材料用于制作隧道桥架，由于复合材料采用聚氨酯聚合物作为基体，聚氨酯聚合物是一种弹性体，其性能介于塑料和橡胶之间。虽然具有良好的耐油、耐磨、耐老化和耐低温性能，但与金属等材料相比，聚氨酯的热导率较低，这意味着它的热量传输能力有限，不利于散热。由于聚氨酯分子链中含有大量的有机软段和硬段，且分子链间相互作用较强，导致其内部热量传递主要依靠分子链的振动和碰撞，效率较低。另外，聚氨酯聚合物在加工过程中容易产生泡沫结构，这种结构虽然有利于缓冲和保温，但会进一步降低材料的热传导性能。
技术实现思路
1、为解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种复合材料隧道桥架的制备方法及应用，确保以聚氨酯聚合物作为基体所制得材料，力学性能优异的同时，还具备高阻燃性和高导热性。
2、为了实现上述目的，第一方面的，本发明提供一种复合材料隧道桥架的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、按重量份数计，将聚氨酯聚合物90份、改性氮化硼纳米片20-30份、氧化碳纤维3-7份、增塑剂18-28份、相容剂5-10份、抗氧剂1-2份和润滑剂0.5-1份混匀，投入密炼机，密炼机的转子速度为40r/min，密炼温度为175-180℃，密炼时间为8-10min，得密炼料；
4、s2、将s1所得密炼料送入双螺杆挤出机，以170-185℃进行挤出造粒，得到复合材料；
5、s3、将s2所得复合材料送入注塑机中，以175-185℃熔融，注入模具，冷却，即得复合材料隧道桥架。
6、进一步的，所述改性氮化硼纳米片的制备方法如下：
7、a1、按重量份数计，将20-25份氮化硼纳米片溶于5mol/l的naoh溶液中，在120℃油浴下搅拌20h-22h，得到混合物；
8、a2、将a1所得混合物过滤并将固体物经过多次冲洗、抽滤至中性，在90℃烘箱中烘6h，得到表面羟基增多的活化氮化硼纳米片；
9、a3、将丙酮7-9份与ph＝3的1份盐酸溶液配置成溶液a，将2-3份改性剂溶于溶液a，并在55℃水浴中水解30min，得到溶液b，然后将a2所得活化氮化硼纳米片加入溶液b中，搅拌3h，然后在100℃烘箱中烘干，即得改性氮化硼纳米片。
10、进一步的，所述改性剂为硅烷偶联剂。
11、进一步的，a1中，氮化硼纳米片为22份，在120℃油浴下搅拌20h，得到混合物。
12、进一步的，a3中，将丙酮9份与ph＝3的1份盐酸溶液配置成溶液a，将3份改性剂溶于溶液a，并在55℃水浴中水解30min，得到溶液b。
13、进一步的，所述氧化碳纤维的制备方法如下：
14、b1、用蒸馏水将碳纤维煮沸处理2h，以除去杂质，得净化碳纤维；
15、b2、取b1所得净化碳纤维，放入圆底烧瓶中，加入3：1的浓硝酸和浓硫酸后，60℃水浴加热4h，过滤，洗涤至中性，干燥，即得氧化碳纤维。
16、进一步的，所述增塑剂包括磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯中的一种或至少两种混合。
17、进一步的，所述抗氧剂包括酚类抗氧剂或胺类抗氧剂。
18、进一步的，所述润滑剂包括脂肪酸类润滑剂或脂肪酸酯类润滑剂。
19、第二方面的，本发明提供一种复合材料隧道桥架的应用，所述复合材料隧道桥架采用上述的制备方法制得，所述复合材料隧道桥架作为承载电缆和管道的结构应用于隧道中。
20、本申请具有以下有益效果：
21、1、本发明采用改性氮化硼纳米片，能够在复合材料基体中形成高度连通的导热网络，这种导热网络有助于热量沿着高导热填料(氧化碳纤维)之间传递，从而实现热量的高效传输；改性氮化硼纳米片和氧化碳纤维结合使用，二者协同，可以在多个尺度上构建更完善的导热通路，从而协同提高整体的散热性能。
22、2、改性碳化硼纳米片的制备中，过滤、冲洗至中性后烘干得到的是表面富含羟基的活化氮化硼纳米片，为后续的表面改性提供了活性位点，硅烷偶联剂以共价键形式结合，提高氮化硼纳米片在聚合物基质或其他介质中的相容性和分散性，一方面，更有效地提升材料的力学性能；另一方面，降低填料与聚氨酯聚合物间的界面热阻，并通过提供更加有序的晶格结构，减少声子的散射，提高热传导效率；改性氮化硼纳米片在高温下具有稳定的物理结构，能够在聚合物燃烧时形成一层致密的阻隔层，阻止热量传递和氧气扩散，从而起到阻燃作用，同时改性氮化硼纳米片可以促进聚合物表面形成连续、致密的炭层，这种炭层能够有效隔绝氧气和可燃气体，降低材料的燃烧速率，可以显著提高材料的极限氧指数。
23、3、氧化碳纤维的制备中，通过表面改性技术改善碳纤维的表面粗糙度，增加与聚合物的机械锚固作用，减少空气滞留，削减聚氨酯聚合物在加工过程中容易产生的泡沫结构的占比，有效避免材料的热传导性能下降。
1.一种复合材料隧道桥架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合材料隧道桥架的制备方法，其特征在于，所述改性氮化硼纳米片的制备方法如下：
3.根据权利要求2所述的复合材料隧道桥架的制备方法，其特征在于，所述改性剂为硅烷偶联剂。
4.根据权利要求2所述的复合材料隧道桥架的制备方法，其特征在于，a1中，氮化硼纳米片为22份，在120℃油浴下搅拌20h，得到混合物。
5.根据权利要求2或4所述的复合材料隧道桥架的制备方法，其特征在于，a3中，将丙酮9份与ph＝3的1份盐酸溶液配置成溶液a，将3份改性剂溶于溶液a，并在55℃水浴中水解30min，得到溶液b。
6.根据权利要求1所述的复合材料隧道桥架的制备方法，其特征在于，所述氧化碳纤维的制备方法如下：
7.根据权利要求1所述的复合材料隧道桥架的制备方法，其特征在于，所述增塑剂包括磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯中的一种或至少两种混合。
8.根据权利要求1所述的复合材料隧道桥架的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂包括酚类抗氧剂或胺类抗氧剂。
9.根据权利要求1所述的复合材料隧道桥架的制备方法，其特征在于，所述润滑剂包括脂肪酸类润滑剂或脂肪酸酯类润滑剂。
10.一种复合材料隧道桥架的应用，其特征在于，所述复合材料隧道桥架采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得，所述复合材料隧道桥架作为承载电缆和管道的结构应用于隧道中。
