CN101906784B - 非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，该井盖的最底层为玻璃纤维布预制板层(5)，由下至上依次设置树脂混凝土层(3)、短玻璃纤维增强层(2)和面层(1)。本发明所采用的结构使得强度、承载力远大于普通结构的铸铁或水泥混凝土井盖，特别是采用玻璃纤维布层替代钢筋骨架，主要在底部或者底部和中间同时使用，抗压强度比钢材还要高。克服了目前市场上检查井盖产品普遍存在的不足之处，拥有强度高，防偷盗、不易压碎、防水、耐酸耐碱、抗老化等优点，可广泛应用于通信、市政和、水、电、天然气、雨污分流、石油化工等行业的地下管道。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，涉及一种非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，具体涉及到用不饱和聚酯树脂混凝土制成地下管网系统检查井盖，是一种广泛应用于通信、市政和、水、电、天然气、雨污分流、石油化工等行业的地下管道的检查井盖。
背景技术
目前，用于通信、市政和、水、电、天然气、雨污分流、石油化工等行业的地下管道的检查井盖，水泥的易破碎，铸铁的易偷盗，模压的内置钢筋骨架用树脂包覆，树脂用量多，投入成本太高，经检索，还有钢纤维、再生树脂、聚合物基的，这些产品的强度都不尽人如意。
本发明不饱和聚酯树脂混凝土检查井盖是以不饱和聚酯树脂(polymer resin)作为主要原材料与填充物凝结成的一种新型复合材料制品，本产品克服了目前市场上产品的不足之处，拥有强度高，防偷盗、防水、耐酸耐碱、抗老化等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖及其制造方法，本发明井盖主要原材料采用不饱和聚酯树脂与填充材料混合凝结而制成，在填充物之间形成长链型化学分子网络结构。由于使用了填充物，不但提高了树脂混凝土的刚性，而且更加增强了其耐酸碱性、耐磨性、抗紫外线能力、延长使用寿命。其完全不含水分，无水化现象。因其分子结构稳定，即使在极其恶劣的自然环境下仍然不会有脆裂或破坏的现象发生，更不会受环境因素的影响而释放出有害物质，无化学残余，对环境不会造成任何污染。
本发明的目的通过如下措施来实现：
一种非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，包括面层，其特征在于该井盖的最底层为玻璃纤维布预制板层，由下至上依次设置树脂混凝土层、短玻璃纤维增强层和面层。
在玻璃纤维布预制板层下面还可依次设置树脂混凝土层和玻璃纤维布预制板层。在玻璃纤维布预制板层与树脂混凝土层之间设置厚为0.1-0.5mm粘结剂层。
玻璃纤维布预制板层包括以下步骤制备：取不饱和聚酯树脂90-96重量份，碳酸钙5-15 重量份，固化剂0.5-2重量份，促进剂0.2-1重量份，混合均匀制成浆料；按井盖尺寸大小，裁剪玻璃纤维布，将浆料涂刮玻璃纤维布上，形成玻璃纤维布板材，涂刮温度为20-30℃，10-60分钟固化。
上述玻璃纤维布预制板层具体包括以下步骤制备得到：取不饱和聚酯树脂96重量份，碳酸钙10重量份，固化剂1重量份，促进剂0.5重量份，混合均匀制成浆料；按井盖尺寸大小，裁剪玻璃纤维布，将浆料涂刮玻璃纤维布上，形成玻璃纤维布层，涂刮温度为20-30℃，10-60分钟固化。
所述的面层的配方为：不饱和聚酯树脂70-90重量份，碳酸钙20-30重量份，固化剂0.5-2重量份，触变剂1-2重量份，促进剂0.2-1重量份；
短玻璃纤维增强层的配方：不饱和聚酯树脂80-90重量份，碳酸钙5-15重量份，固化剂0.5-2重量份，短玻璃纤维丝0.3-8重量份，促进剂0.2-1重量份；
树脂混凝土层的配方：取不饱和聚酯树脂8-15重量份，石子40-50重量份，砂子15-25重量份，碳酸钙12-25重量份，固化剂0.08-0.18重量份，促进剂0.04-0.1重量份。
上述所述的面层的优选配方：取不饱和聚酯树脂90重量份，碳酸钙20重量份，固化剂1重量份，触变剂1.5重量份，促进剂0.5重量份混合均匀；
所述的短玻璃纤维增强层的优选配方：取不饱和聚酯树脂80重量份，碳酸钙10重量份，固化剂1重量份，短玻璃纤维丝1重量份，促进剂0.5重量份混合均匀；
所述的树脂混凝土层的优选配方：取不饱和聚酯树脂12重量份，石子48重量份，砂子16重量份，碳酸钙20重量份，固化剂0.1重量份，促进剂0.05重量份混合均匀。
所用的粘结剂的配方为：不饱和聚酯树脂70-90重量份，碳酸钙20-30重量份，固化剂0.5-2重量份，促进剂0.2-1重量份。
所述的不饱和聚酯树脂为邻苯型或对苯型不饱和聚酯树脂，优选为邻苯型或对苯型模压不饱和聚酯树脂，最优选对苯型模压不饱和聚酯树脂。优选邻苯型或对苯型模压不饱和聚酯树脂的性质为：粘度：400-650mpa.s，固体含量：60％-68％，25℃时的凝胶时间8-14mins。
所述的石子为10-20mm的河卵石、玄武岩或石灰岩中的一种或几种混合；所述的砂子为2.5-5.0mm河砂或硅砂中的一种或两种混合。
所述的碳酸钙优选为重质碳酸钙，粒度为200-400目，莫氏硬度为3-5。
所述的固化剂为有机过氧化物，优选过氧化甲乙酮；所述的促进剂为钴含量为0.4-10％的不饱和树脂促进剂，优选异辛酸钴。
所述的玻璃纤维布优选为无碱玻璃纤维布，优选性质为：可燃物含量：0.4-0.8％，含水率＜0.2％，经纬密度：4.0±10％根/cm的无碱玻璃纤维布。
所述的触变剂为触变剂SQ-20，所述的短玻璃纤维丝为无碱短玻璃纤维丝，长度优选为0.3-1cm无碱短玻璃纤维丝。
所述的面层1厚为0.2-2mm，树脂混凝土层3和7厚为20-55mm，短玻璃纤维增强层2厚为0.2-2mm。
上述非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖的制备方法，该方法包括以下步骤：
在模具表面涂敷脱模剂后，依次涂敷面层、短玻璃纤维增强层和树脂混凝土层，在涂敷的同时振动模具，涂敷结束后，停止振动，将玻璃纤维布预制板层敷于树脂混凝土层上，养生脱模后定型；其中，所述的玻璃纤维布预制板层通过粘结剂粘结于树脂混凝土层上，粘结时通过重物压制0.5-3小时即可；所述养生温度为10-40℃，定型时间为20分钟。
所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖的制备方法，该方法还可包括以下步骤：
在模具表面涂敷脱模剂后，依次涂敷面层、短玻璃纤维增强层和树脂混凝土层，在涂敷的同时振动模具，涂敷结束后，停止振动，将玻璃纤维布预制板层敷于树脂混凝土层上，在玻璃纤维布预制板层上再涂敷树脂混凝土层后再设置玻璃纤维布预制板层，养生脱模后定型；其中，所述的玻璃纤维布预制板层通过粘结剂层粘结于树脂混凝土层上，粘结时通过重物压制0.5-3小时即可；所述养生温度为10-40℃，定型时间为20分钟。本发明制作的井盖可制作圆形或方形等各种形状和尺寸，厚度优选为常规的4-7cm，圆形的直径优选Φ200-1200。
所述的每层玻璃纤维布预制板层中含有一层或多层玻璃纤维布。制作玻璃纤维布预制板时，可根据检查井盖强度要求确定玻璃纤维布预制板中玻璃纤维布的层数；浆料逐层涂刮玻璃纤维布上形成具有单层或多层玻璃纤维布的玻璃纤维布预制板层，即上浆-铺布-上浆-铺布依此类推顺序逐层涂刮玻璃纤维布(浆料刮涂用量以浸透玻璃纤维布为准)，玻璃纤维布层数越多，材料的拉伸强度越高。通常每层预制板铺1-10层玻璃纤维布即可，预制板厚度通常为0.5-4mm。
与现有技术比较本发明的有益效果：在本发明材料的制备方法中采用玻璃纤维布使检查井盖整体强度大幅提高，每增加一层玻璃纤维布可增加承载力2吨左右。玻璃纤维布预制板层可替代钢筋骨架，主要在井盖底部或者底部和中间同时使用，抗压强度比钢材还要高。例如：采用同时中间设置3层玻璃纤维布的玻璃纤维布预制板和底层设置6层玻璃纤维布的玻璃纤维布预制板，所得井盖可承重40吨，而现有钢筋最大称重只有36吨左右。本发明还通 过加入一定量的短玻璃纤维丝层增加表层的耐磨、抗冲击强度，使表面使用寿命大大增加。另外，本发明也可加入色浆使外表具有各种不同颜色。
附图说明
图1为本发明检查井盖剖面示意图1
图2为本发明检查井盖剖面示意图2
图3为本发明检查井盖成套整体视图。
图中，1为面层，2为短玻璃纤维增强层，3为树脂混凝土层，4为粘结剂层，5为玻璃纤维布预制板层，6为玻璃纤维布预制板层，7为检查井盖的井盖，8为检查井盖的井座。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步阐述，以下实施例中每重量份代表1kg。：
采用原材料的物化性能：
1、对苯型或邻苯型模压不饱和聚酯树脂：粘度(25℃)：400-650mpa.s，固体含量：60％-68％，25℃时的凝胶时间8-14mins。
2、粗骨料石子(河卵石、玄武岩和石灰岩的混合)：粒度：10-13mm，比重≥2.55g/cm3，吸水率＜3.0％。
3、细骨料砂子(河砂和硅砂中的混合)：粒度2.5-5.0mm，比重≥2.55g/cm3，吸水率＜3.0％，含水率＜0.3％。
4、碳酸钙：重质碳酸钙，粒度：200目，碳酸钙含量≥97％，莫氏硬度：3。
5、促进剂：化学名称：异辛酸钴。外观：紫红色液体，活性含氧量：5-10％，比重：0.96±0.02g/cm3
6、固化剂：化学名称：过氧化甲乙酮。外观：无色或者浅黄色，活性含氧量：9.8-10％，比重：1.17±0.02g/cm3
7、玻璃纤维布(无碱)：可燃物含量：0.4-0.8％，含水率：含水率：＜0.2％，经纬密度：4.0±10％根/cm，纬纱3.0±10％根/cm，单位面积重量：330±8.0％根/cm，宽限度：90±1.0cm，长度：50m或者60m。
8、触变剂：QS-20德山化工(浙江)有限公司生产。
9、玻璃纤维丝(无碱)：长度0.3-1cm(余姚市经纬玻纤厂生产)。
实施例1
一种非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，该井盖的最底层为玻璃纤维布预制板层5，由下至上依次设置树脂混凝土层3、短玻璃纤维增强层2和面层1。在玻璃纤维布预制板层5与树脂混凝土层3之间设置厚为0.1-0.5mm粘结剂层4。所述的面层1厚为0.2-2mm，树脂混凝土层3厚为50-55mm，短玻璃纤维增强层2厚为0.2-2mm，如图1所示。
制备方法：
将准备好的模具放置在振动台上并确认与放料口的位置后用固定销固定，在模具表面涂敷常规脱模剂后，依次涂敷面层1、短玻璃纤维增强层2和树脂混凝土层3，在涂敷的同时振动模具，涂敷结束后，停止振动，将玻璃纤维布预制板层5(包含2层玻璃纤维布)敷于树脂混凝土层3上，养生脱模后定型架定型，定型时间为20分钟，养生温度：10～40℃，7天后即可正常使用。其中，
a)面层1的制备：取不饱和聚酯树脂70重量份，碳酸钙30重量份，固化剂1.5重量份，触变剂2重量份，促进剂1重量份混合均匀；
b)短玻璃纤维增强层2的制备：取不饱和聚酯树脂90重量份，碳酸钙15重量份，固化剂1.5重量份，短玻璃纤维丝8重量份，促进剂1重量份混合均匀；
c)树脂混凝土层3的制备：取不饱和聚酯树脂14重量份，石子50重量份，砂子18重量份，碳酸钙22重量份，固化剂0.18重量份，促进剂0.1重量份，在温度为23℃下混合均匀；
d)玻璃纤维布预制板层的制备：取不饱和聚酯树脂90重量份，碳酸钙15重量份，固化剂1.5重量份，促进剂1重量份，混合均匀制成浆料；按井盖尺寸大小，裁剪玻璃纤维布，将浆料逐层涂刮多层玻璃纤维布上，形成玻璃纤维布预制板层，涂刮温度为20-30℃，10-60分钟固化。
将该玻璃纤维布预制板层5通过粘结剂层4粘结于树脂混凝土层3上，重物压制0.5-3小时；所用的粘结剂层4的制备方法为：取不饱和聚酯树脂70重量份，碳酸钙30重量份，固化剂1.5重量份，促进剂1重量份混合1-3min。
本例采用的不饱和聚酯树脂为南京永祥化工有限公司生产的邻苯型模压不饱和聚酯树脂(比重：1.10±0.02g/cm3，粘度(25℃)：400-650mpa.s，酸值：20-30，固体含量：60％-68％，凝胶时间(25℃)：春秋(10-13mins)夏季(11-14mins)，冬季(8-11mins)。)。
按照本发明实施例1方法制成的树脂混凝土层与传统水泥混凝土层对比的性能指标如表1所示：
表1
传统水泥检查井盖和按照实施例1方法制备得到本发明成型检查井盖承载力性能对比见表2：
表2
实施例2
一种非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，该井盖的最底层为玻璃纤维布预制板层6(含6层玻璃纤维布)，由下至上依次设置树脂混凝土层3、玻璃纤维布预制板层5(含3层玻璃纤维布)、树脂混凝土层3、短玻璃纤维增强层2和面层1。玻璃纤维布预制板层5或6与树脂混凝土层3之间设置厚为0.1-0.5mm粘结剂层4。所述的面层1厚为0.2-2mm，树脂混凝土层3厚为20-30mm，短玻璃纤维增强层2厚为0.2-2mm。如图2所示。
将准备好的模具放置在振动台上并确认与放料口的位置后用固定销固定，在模具表面涂敷脱模剂后，依次涂敷面层1、短玻璃纤维增强层2和树脂混凝土层3，在涂敷的同时振动模具，涂敷结束后，停止振动，将玻璃纤维布预制板层5(含3层玻璃纤维布)敷于树脂混凝土层3上，再在玻璃纤维布预制板层5上涂敷一层树脂混凝土层3后，再加一层玻璃纤维布预制板层6(含6层玻璃纤维布)，养生脱模后定型架定型，定型时间为20分钟，养生温度：10～40℃，7天后即可正常使用。其中，
a)面层1的制备：取不饱和聚酯树脂90重量份，碳酸钙20重量份，固化剂1重量份， 触变剂1.5重量份，促进剂0.5重量份混合均匀；
b)短玻璃纤维增强层2的制备：取不饱和聚酯树脂80重量份，碳酸钙10重量份，固化剂1重量份，短玻璃纤维丝1重量份，促进剂0.5重量份混合均匀；
c)树脂混凝土层3的制备：取不饱和聚酯树脂12重量份，石子48重量份，砂子16重量份，碳酸钙20重量份，固化剂0.1重量份，促进剂0.05重量份，在温度为23℃下混合均匀；
d)玻璃纤维布预制板层的制备：取不饱和聚酯树脂96重量份，碳酸钙10重量份，固化剂1重量份，促进剂0.5重量份，混合均匀制成的浆料；按井盖尺寸大小，裁剪玻璃纤维布，将浆料逐层涂刮于多层玻璃纤维布上，形成玻璃纤维布预制板层，涂刮温度为20-30℃，10-60分钟固化。
将该玻璃纤维布预制板层5和玻璃纤维布预制板层6通过粘结剂层4粘结于树脂混凝土层3上，重物压制0.5-3小时；所用的粘结剂层4的制备方法为：取不饱和聚酯树脂90重量份，碳酸钙20重量份，固化剂1重量份，促进剂0.5重量份混合1-3min。
本例采用的不饱和聚酯树脂为对苯型模压不饱和聚酯树脂(196型，常州东风树脂厂生产)
本例树脂混凝土层的性能同实施例1。
传统水泥井盖和按照实施例2方法制备得到本发明成型检查井盖承载力性能对比见表3：
表3：
实施例3
一种非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，结构及制备方法同实施例1；其中，玻璃纤维布预制板层5含有4层玻璃纤维布。本例中树脂混凝土层的性能同实施例1。
传统水泥井盖和按照实施例3方法制备得到本发明成型检查井盖承载力性能对比见表4：
表4
实施例4
一种非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，结构及制备方法同实施例2；其中，玻璃纤维布预制板层5含有3层玻璃纤维布，玻璃纤维布预制板层6含有4层玻璃纤维布。
传统水泥井盖和按照实施例4方法制备得到本发明成型检查井盖承载力性能对比见表5：
表5
上述井盖厚度均为6cm左右。
Claims (12)
1.一种非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，包括面层，其特征在于该检查井盖的最底层为玻璃纤维布预制板层，由下至上再依次设置树脂混凝土层、玻璃纤维布预制板层、树脂混凝土层、短玻璃纤维增强层和面层，在玻璃纤维布预制板层与树脂混凝土层之间设置厚为0.1-0.5mm粘结剂层；
所述的玻璃纤维布预制板层主要由以下步骤制备得到的：取不饱和聚酯树脂90-96重量份，碳酸钙5-15重量份，固化剂0.5-2重量份，促进剂0.2-1重量份，混合均匀制成浆料；按井盖尺寸大小，裁剪玻璃纤维布，将浆料涂刮玻璃纤维布上，形成玻璃纤维布板材，涂刮温度为20-30℃，10-60分钟固化；不饱和聚酯树脂为邻苯型或对苯型不饱和聚酯树脂；所述的碳酸钙为重质碳酸钙，粒度为200-400目，莫氏硬度为3-5。
2.根据权利要求1所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的玻璃纤维布预制板层主要由以下步骤制备得到：取不饱和聚酯树脂96重量份，碳酸钙10重量份，固化剂1重量份，促进剂0.5重量份，混合均匀制成浆料；按井盖尺寸大小，裁剪玻璃纤维布，将浆料涂刮玻璃纤维布上，形成玻璃纤维布层，涂刮温度为20-30℃，10-60分钟固化。
3.根据权利要求1所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的面层的配方为：不饱和聚酯树脂70-90重量份，碳酸钙20-30重量份，固化剂0.5-2重量份，触变剂1-2重量份，促进剂0.2-1重量份；短玻璃纤维增强层的配方：不饱和聚酯树脂80-90重量份，碳酸钙5-15重量份，固化剂0.5-2重量份，短玻璃纤维丝0.3-8重量份，促进剂0.2-1重量份；树脂混凝土层的配方：取不饱和聚酯树脂8-15重量份，石子40-50重量份，砂子15-25重量份，碳酸钙12-25重量份，固化剂0.08-0.18重量份，促进剂0.04-0.1重量份。
4.根据权利要求3所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的面层的配方：取不饱和聚酯树脂90重量份，碳酸钙20重量份，固化剂1重量份，触变剂1.5重量份，促进剂0.5重量份混合均匀；所述的短玻璃纤维增强层的配方：取不饱和聚酯树脂80重量份，碳酸钙10重量份，固化剂1重量份，短玻璃纤维丝1重量份，促进剂0.5重量份混合均匀；所述的树脂混凝土层的配方：取不饱和聚酯树脂12重量份，石子48重量份，砂子16重量份，碳酸钙20重量份，固化剂0.1重量份，促进剂0.05重量份混合均匀。
5.根据权利要求1所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的粘结剂层的配方为：不饱和聚酯树脂70-90重量份，碳酸钙20-30重量份，固化剂0.5-2重量份，促进剂0.2-1重量份。
6.根据权利要求3或4所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的石子为10-20mm的河卵石、玄武岩或石灰岩中的一种或几种混合；所述的砂子为2.5-5.0mm河砂或硅砂中的一种或两种混合。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的固化剂为有机过氧化物；所述的促进剂为钴含量为0.4-10%的不饱和树脂促进剂。
8.根据权利要求7所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的固化剂为过氧化甲乙酮；所述的促进剂为异辛酸钴。
9.根据权利要求1或2所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的玻璃纤维布为可燃物含量：0.4-0.8%，含水率<0.2%，经纬密度：4.0±10%根/cm的无碱玻璃纤维布。
10.根据权利要求3或4所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的短玻璃纤维丝为长度为0.3-1cm的无碱短玻璃纤维丝。
11.根据权利要求1所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖，其特征在于所述的面层厚为0.2-2mm，树脂混凝土层厚为20-55mm，短玻璃纤维增强层厚为0.2-2mm。
12.一种权利要求1所述的非金属材料增强的不饱和聚酯树脂检查井盖的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
在模具表面涂敷脱模剂后，依次涂敷面层、短玻璃纤维增强层和树脂混凝土层，在涂敷的同时振动模具，涂敷结束后，停止振动，将玻璃纤维布预制板层敷于树脂混凝土层上，在玻璃纤维布预制板层上再涂敷树脂混凝土层后再设置一层玻璃纤维布预制板层，养生脱模后定型；其中，所述的玻璃纤维布预制板层通过粘结剂层粘结于树脂混凝土层上；所述养生温度为10-40℃，定型时间为20分钟。
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2010
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