专利名称：一种纳米改性玻璃钢管的制作方法
技术领域：
本发明涉及玻璃钢管道领域，特别地，涉及一种纳米改性玻璃钢管。
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强度，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道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，现有的夹砂管道仍然不能满足要求，因而需要设计一种能够满足高压缩强度以及压缩韧度要求的夹砂管道。另外，改进石英砂界面状态的技术方法是对石英砂采用硅烷偶联剂处理，即用水 溶解占比I %的硅烷偶联剂，再与石英砂混合搅拌后烘干。采用偶联剂处理的石英砂加工成的树脂砂浆的压缩强度比未处理的树脂砂浆提高30%以上。但由于硅烷偶联剂的价格昂贵，这大大增加了产品的生产成本，且不利于节能环保的生产要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种纳米改性玻璃钢管，以提高管道的强度和韧度，能够降低生产成本，达到节能环保的要求，并且在夹砂层中为非良好石英砂级配或较低的树脂含量的情况下，确保树脂砂浆层的性能保证率，提高玻璃钢夹砂管道的强度。本发明的目的可以采取以下方法来实现一种纳米改性玻璃钢管，由内向外依次包括内层、夹砂层以及外层，所述夹砂层通过以下步骤制得(I)将纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙与树脂分散混合，得到改性树脂基体，其中纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量比为1-8% ；(2)将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合，其中，树脂重量占总重量的15-18%。优选地，所述步骤(I)中的分散混合包括以下步骤a、将纳米二氧化硅和/或纳米碳酸钙与树脂采用搅拌器进行初步混合；b、将初步混合的混合物用真空搅拌器进行二次分散。优选地，所述纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的粒径小于50nm。优选地，所述内层包括由树脂重量含量百分比为70-92%的表面毡和短切毡组成的内衬层。优选地，所述内层还包括内环向缠绕层，所述外层还包括外环向缠绕层，所述内环向缠绕层以及所述外环向缠绕层均由玻璃纤维缠绕纱环向缠绕构成，其中所述玻璃纤维缠绕纱中含有25-35%重量的树脂。
优选地，所述内层还包括内轴向纤维层，所述外层还包括外轴向纤维层，所述内轴向纤维层以及所述外轴向纤维层均采用短切轴向纤维或纤维织物环向缠绕构成，其中所述纤维织物中含有45-65%重量的树脂。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。
图I是本发明纳米改性玻璃钢管的结构示意图。
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。本发明的纳米改性玻璃钢管由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(即纳米改性树脂砂浆层)、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 :该层的作用是保证纳米改性玻璃钢管在一定的压力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 :这两层为纳米改性玻璃钢管的承载层，它保证了管道的环向拉伸强度、环向弯曲强度及刚度。这两层由高强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:这两层为纳米改性玻璃钢管的承载层，它保证了管道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 :该层为纳米改性玻璃钢管的承载层，设置在管道的中性层附近，主要作用提供管道的轴向压缩强度及韧度。它和高强度的玻璃纤维层构成三明治夹芯结构，提升管道环向弯曲刚度，增加管道荷载能力。该层由1-8%重量的双组分纳米材料(经表面处理的纳米二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 :该层为纳米改性玻璃钢管的外防护层，具有良好的耐腐蚀、耐磨损性能。该层由纯树脂和高强度的短切纤维构成，其树脂含量在70-100%重量之间。
通过实验室研究试验显示，采用高强度和高韧性的树脂，比如环氧聚酰胺固化树脂或者乙烯基脂树脂，可以在15-18%的树脂含量的情况下满足通用石英砂级配(如20目-40目占比100% )的树脂砂浆压缩强度高于75Mpa，但主要存在的问题是上述树脂价格高昂，且其均为高耐腐或者其他特殊要求的条件下才能应用。通过对不同颗粒直径的石英砂进行不同比例的复配，说明石英砂的级配对压缩强度的影响较大，良好级配的石英砂树脂砂浆的强度比不良级配的石英砂树脂砂浆的强度高出30%以上，试验结果显示采用如下颗粒级配下的压缩强度可以满足要求
权利要求
1.一种纳米改性玻璃钢管，由内向外依次包括内层、夹砂层以及外层，其特征在于所述夹砂层通过以下步骤制得 (1)将纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙与树脂分散混合，得到改性树脂基体，其中纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量比为1-8% ； (2)将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合，其中，树脂重量占总重量的15-18%。
2.根据权利要求I所述的纳米改性玻璃钢管，其特征在于所述步骤(I)中的分散混合包括以下步骤 a、将纳米二氧化硅和/或纳米碳酸钙与树脂采用搅拌器进行初步混合； b、将初步混合的混合物用真空搅拌器进行二次分散。
3.根据权利要求I或2所述的纳米改性玻璃钢管，其特征在于所述纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸 丐的粒径小于50nm。
4.根据权利要求1-3任一所述的纳米改性玻璃钢管，其特征在于所述内层包括由树脂重量含量百分比为70-92 %的表面毡和短切毡组成的内衬层。
5.根据权利要求1-4任一所述的纳米改性玻璃钢管，其特征在于所述内层还包括内环向缠绕层，所述外层还包括外环向缠绕层，所述内环向缠绕层以及所述外环向缠绕层均由玻璃纤维缠绕纱环向缠绕构成，其中所述玻璃纤维缠绕纱中含有25-35 %重量的树脂。
6.根据权利要求1-5任一所述的纳米改性玻璃钢管，其特征在于所述内层还包括内轴向纤维层，所述外层还包括外轴向纤维层，所述内轴向纤维层以及所述外轴向纤维层均采用短切轴向纤维或纤维织物环向缠绕构成，其中所述纤维织物中含有45-65%重量的树脂。
7.根据权利要求1-6任一所述的纳米改性玻璃钢管，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管，由内向外依次包括内层、夹砂层以及外层，所述夹砂层通过以下步骤制得(1)将纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙与树脂分散混合，得到改性树脂基体，其中纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量比为1-8％；将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合，其中，树脂重量占总重量的15-18％。本发明的纳米改性玻璃钢管由于采取了上述措施，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F16L9/14GK102705592SQ201210174779
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31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