专利名称：一种纳米改性玻璃钢夹砂管的制作方法
技术领域：
本发明涉及玻璃钢管道领域，特别地，涉及ー种纳米改性玻璃钢夹砂管。
背景技术：
目前玻璃钢夹砂管道夹砂层为树脂砂浆层(石英砂与树脂的混合物)，该层的作用是传递玻璃钢管道 内层和外层的受力，提高了管道刚度，保证管道一定的剪切強度，避免产品挠曲性能检验时发生分层现象。现有的玻璃钢夹砂管通常采用石英砂与树脂直接混合的方式来制得夹砂层，虽然在一定程度上提高了管道的性能，但在需要高压缩强度以及压缩韧度的场合，现有的夹砂管仍然不能满足要求，因而需要设计ー种能够满足高压缩强度以及压缩韧度要求的夹砂管。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供ー种纳米改性玻璃钢夹砂管，以提高管道的強度和韧度，能够降低生产成本，达到节能环保的要求。本发明的目的可以采取以下方法来实现ー种纳米改性玻璃钢夹砂管，其包括内层、外层以及夹砂层，其特征在于所述夹砂层通过以下步骤制得(I)将纳米ニ氧化硅和/或纳米活性碳酸钙与树脂分散混合，得到改性树脂基体；(2)将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合；其中，所述纳米ニ氧化硅通过以下步骤制得a.去除ニ氧化硅原料中的杂质；b.分段加酸和缓释剂；c.通过表面控制离子生成和生长，破坏ニ氧化硅粒子表面羟基的相互作用，阻止粒子团聚。优选地，所述纳米活性碳酸钙由以下步骤制得a.将石灰石原料煅烧；b.加水生成石灰乳；c.然后再通入ニ氧化碳，碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀；d.脱水、干燥和粉碎。优选地，所述步骤(I)中的分散混合包括以下步骤a.采用低蒸汽压的极性溶剂将所述纳米ニ氧化硅分散成初母液，再把所述纳米活性碳酸钙也分散进入，形成纳米初母液；b.将所述纳米初母液和树脂加入真空搅拌罐中，在真空状态下对混合物进行加热，并充分混合搅拌，将极性溶剂从树脂中析出，最終形成树脂纳米混合物。 优选地，所述极性溶剂是甲醇。
优选地，所述步骤⑴中纳米ニ氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量百分比为ト8 %。优选地，所述步骤⑵中的树脂重量百分比为15-18%。优选地，所述石英砂的颗粒级配按以下配比粒径范围为10目-20目的石英砂颗粒，质量占比为45% ；粒径范围为30 目-60目的石英砂颗粒，质量占比为15% ;粒径范围为70目-80目的石英砂颗粒,质量占比为15% ；粒径范围大于90目的石英砂颗粒,质量占比为25%。由于本发明采用了上述的技术措施，使其对比现有技术有如下优点通过本发明中的纳米材料混合分散技术，将1-8 %重量的双组分纳米材料均匀的混合到树脂中，得到混合纳米材料改性树脂基体，再将该树脂基体和石英砂进行充分混合，形成夹砂层，可在非良好石英砂级配和较低的树脂含量的情况下，达到较高的強度和韧度(最低值大于65Mpa，平均值大于75Mpa),并降低生产成本,达到节能环保的要求。
图I是本发明纳米改性玻璃钢夹砂管的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例详细描述本发明的实现方案。參见图1，本发明的纳米改性玻璃钢夹砂管由7层结构组成，分别为内衬层I、内环向缠绕层2、内轴向纤维层3、夹砂层4 (即納米改性树脂砂浆层)、外轴向纤维层5、外环向缠绕层6、外保护层7组成，其中内衬层I、内环向缠绕层2、内轴向纤维层3构成了管的内层，外轴向纤维层5、外环向缠绕层6、外保护层7构成了管的外层。其中，内衬层I :该层的作用是保证玻璃钢夹砂管在一定的压カ下能安全正常地输送物料，使产品长期稳定的工作。该层由高树脂含量(树脂含量在70-92%重量)的表面毡和短切毡组成，具有耐磨、耐腐蚀、防渗漏等特点。内环向缠绕层2和外环向缠绕层6:这两层为玻璃钢夹砂管的承载层，它保证了管的环向拉伸強度、环向弯曲強度及刚度。这两层由高強度的玻璃纤维连续缠绕纱，采用环向缠绕的方式加工而成，其树脂含量在25-35%重量之间。内轴向纤维层3和外轴向纤维层5:这两层为玻璃钢夹砂管的承载层，它保证了管的轴向拉伸强度及轴向刚度。这两层由短切轴向纤维或轴向纤维织物，采用环向缠绕的方式加工而成，其树脂含量在45-65%重量之间。夹砂层4 :该层为玻璃钢夹砂管的承载层，设置在管的中性层附近，主要作用提供管的轴向压缩强度及韧度。它和高強度的玻璃纤维层构成三明治夹芯结构，提升管环向弯曲刚度，増加管荷载能力。该层由1-8%重量的双组分纳米材料(经表面处理的纳米ニ氧化硅和纳米活性碳酸钙混合物)分散混合到树脂中，得到混合纳米材料改性树脂基体，再将该树脂基体和石英砂进行强制搅拌混合而成，其树脂含量在15-18%重量之间。外保护层7 :该层为玻璃钢夹砂管的外防护层，具有良好的耐腐蚀、耐磨损性能。该层由纯树脂和高強度的短切纤维构成，其树脂含量在70-100%重量之间。
本发明采用的纳米ニ氧化硅采用化学合成法及改良的沉淀法进行生产。在生产中预先处理去除原料中的杂质，然后分段加酸和缓释剂，通过表面控制离子生成和生长，破坏ニ氧化硅粒子表面羟基的相互作用，阻止粒子团聚。经表面处理的纳米ニ氧化硅，其粒径为15-20nm，纯度高达99. 9%以上，具有良好的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量
子隧道效应，同时具备闻强、闻朝、闻稳定性的优良性能，其有关性能指标如下表所不
权利要求
1.ー种纳米改性玻璃钢夹砂管，其包括内层、外层以及夹砂层，其特征在于所述夹砂层通过以下步骤制得 (1)将纳米ニ氧化硅和/或纳米活性碳酸钙与树脂分散混合，得到改性树脂基体； (2)将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合； 其中，所述纳米ニ氧化硅通过以下步骤制得 a.去除ニ氧化硅原料中的杂质； b.分段加酸和缓释剂； c.通过表面控制离子生成和生长，破坏ニ氧化硅粒子表面羟基的相互作用，阻止粒子团聚。
2.根据权利要求I所述的纳米改性玻璃钢夹砂管，其特征在于所述纳米活性碳酸钙由以下步骤制得 a.将石灰石原料煅烧； b.加水生成石灰乳； c.然后再通入ニ氧化碳，碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀； d.脱水、干燥和粉碎。
3.根据权利要求I或2所述的纳米改性玻璃钢夹砂管，其特征在于所述步骤(I)中的分散混合包括以下步骤 a.采用低蒸汽压的极性溶剂将所述纳米ニ氧化硅分散成初母液，再把所述纳米活性碳酸钙也分散进入，形成纳米初母液； b.将所述纳米初母液和树脂加入真空搅拌罐中，在真空状态下对混合物进行加热，并充分混合搅拌，将极性溶剂从树脂中析出，最終形成树脂纳米混合物。
4.根据权利要求3所述的纳米改性玻璃钢夹砂管，其特征在于所述极性溶剂是甲醇。
5.根据权利要求1-4任一所述的纳米改性玻璃钢夹砂管，其特征在于所述步骤(I)中纳米ニ氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量百分比为1_8%。
6.根据权利要求1-5任一所述的纳米改性玻璃钢夹砂管，其特征在于所述步骤(2)中的树脂重量百分比为15-18%。
7.根据权利要求1-6任一所述的纳米改性玻璃钢夹砂管，其特征在于所述石英砂的颗粒级配按以下配比 粒径范围为10目-20目的石英砂颗粒,质量占比为45% ； 粒径范围为30目-60目的石英砂颗粒,质量占比为15% ； 粒径范围为70目-80目的石英砂颗粒,质量占比为15% ； 粒径范围大于90目的石英砂颗粒,质量占比为25%。
全文摘要
一种纳米改性玻璃钢夹砂管，由内向外依次包括内层、夹砂层以及外层。本发明通过自主设计的纳米材料混合分散工艺，将1-8％重量的双组分纳米材料(经表面处理的纳米二氧化硅和纳米活性碳酸钙混合物)均匀的混合到树脂中，得到混合纳米材料改性树脂基体，再将该树脂基体和石英砂进行充分混合，形成夹砂层，可在非良好石英砂级配和较低的树脂含量的情况下，达到较高的强度和韧度(最低值大于65Mpa，平均值大于75Mpa)，并降低生产成本，达到节能环保的要求。
文档编号F16L9/14GK102691829SQ201210172489
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者刘强, 叶进峰, 王磊, 蒋天明, 靳建罡 申请人:浙江新世管道股份有限公司