CN102691829B - 一种纳米改性玻璃钢夹砂管 - Google Patents

一种纳米改性玻璃钢夹砂管 Download PDF

Info

Publication number
CN102691829B
CN102691829B CN201210172489.1A CN201210172489A CN102691829B CN 102691829 B CN102691829 B CN 102691829B CN 201210172489 A CN201210172489 A CN 201210172489A CN 102691829 B CN102691829 B CN 102691829B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sand
resin
layer
nano
calcium carbonate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210172489.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102691829A (zh
Inventor
蒋天明
王磊
靳建罡
刘强
叶进峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Xinshi Technology Stock Co., Ltd.
Original Assignee
ZHEJIANG SINSHI PIPE STOCK CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZHEJIANG SINSHI PIPE STOCK CO Ltd filed Critical ZHEJIANG SINSHI PIPE STOCK CO Ltd
Priority to CN201210172489.1A priority Critical patent/CN102691829B/zh
Publication of CN102691829A publication Critical patent/CN102691829A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102691829B publication Critical patent/CN102691829B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

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。

Description

一种纳米改性玻璃钢夹砂管
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，因而需要设计一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，提供一种纳米改性玻璃钢夹砂管，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。
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；
(2)将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合；
其中，所述纳米二氧化硅通过以下步骤制得：
a.去除二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，破坏二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.然后再通入二氧化碳，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(1)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二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，最终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(1)中纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量百分比为1-8％。
优选地，所述步骤(2)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。
附图说明
图1是本发明纳米改性玻璃钢夹砂管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例详细描述本发明的实现方案。
参见图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1、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1、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1：该层的作用是保证玻璃钢夹砂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：这两层为玻璃钢夹砂管的承载层，它保证了管的环向拉伸强度、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。它和高强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，增加管荷载能力。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。该层由纯树脂和高强度的短切纤维构成，其树脂含量在70-100％重量之间。
本发明采用的纳米二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，破坏二氧化硅粒子表面羟基的相互作用，阻止粒子团聚。经表面处理的纳米二氧化硅，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，同时具备高强、高韧、高稳定性的优良性能，其有关性能指标如下表所示：
本发明采用的纳米活性碳酸钙是将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成分为氧化钙)和二氧化碳，再加水生成石灰乳(主要成分为氢氧化钙)，然后再通入二氧化碳，碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。该纳米活性碳酸钙具有超细、超纯等特点，由于在其生产过程中有效控制了晶形和颗粒大小，而且进行了表面改性，因此它在树脂中具有空间立体结构、又有良好的分散性，可提高材料的补强作用。
参见图2，双组分纳米材料混合分散工艺包括以下步骤：第一步，采用低蒸汽压的极性溶剂甲醇作为溶剂载体将纳米二氧化硅8分散成初母液，再把纳米活性碳酸钙9也分散进入，形成纳米初母液10。第二步，将纳米初母液10和树脂11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，最终形成树脂纳米混合物12。
采用混合纳米材料改性的树脂基体固化后，其强度和韧度得到显著提升，强度增加50％，韧度增加约75％，且生产成本较低。
参见图3，针对树脂纳米混合物粘度大的特点，本发明采用了新型的树脂、石英砂混合工艺，通过变频控制，对混合物进行连续强制搅拌，并改进夹砂装置，从而实现纳米树脂混合物和石英砂的充分、均匀混合。首先将树脂纳米混合物12与石英砂13进行连续搅拌操作14，之后将搅拌后的混合物送入夹砂装置15进行夹砂操作。
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：
粒径范围 质量占比％
10目-20目 45％
30目-60目 15％
70目-80目 15％
＞90目 25％
合计 100％
但石英砂的级配必须大小颗粒分别配置，而且必须有部分中间颗粒直径要全部取消。而石英砂供应商对石英砂的混配不稳定，是在运输和生产中容易出现粒径分离。通过剥离部分管道的夹砂层发现其颗粒级配并非预先设定的级配，同时材料混合也不均匀，造成顶管强度离散度大。经检测，同一批材料生产出的产品，其压缩强度的最高值和最低值会相差一倍以上。
以下是不同树脂混合物和石英砂混合后形成夹砂层的顶管压缩强度对比试验：
(1)树脂15份
石英砂85份：20-40目
顶管压缩强度：44.51Mpa
(2)树脂25份
石英砂75份：20-40目
顶管压缩强度：66.86Mpa
(3)纳米改性树脂混合物15份
石英砂85份：20-40目
顶管压缩强度：82.61Mpa
值得说明的是，本发明中的纳米改性玻璃钢夹砂管，不仅可以用作顶管，还可以用作开挖管等其他管道。

Claims (1)

1.一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；
(2)将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合；
(3)其中，所述纳米二氧化硅通过以下步骤制得：
a.去除二氧化硅原料中的杂质；
b.分段加酸和缓蚀剂；
c.通过表面控制离子生成和生长，破坏二氧化硅离子表面羟基的相互作用，阻止粒子团聚；
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.然后再加入二氧化碳，碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀；
d.脱水、干燥和粉碎；
所述步骤(1)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二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加热，并充分混合搅拌，将极性溶剂从树脂中析出，最终形成树脂纳米混合物；
所述极性溶剂是甲醇；
所述步骤(1)中的纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量百分比为1-8％；
所述步骤(2)中的树脂重量百分比为15-18％；
所述石英砂的颗粒级按以下配比：
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％；
粒径范围为大于90目的石英砂颗粒，质量占比为25％。
CN201210172489.1A 2012-05-30 2012-05-30 一种纳米改性玻璃钢夹砂管 Expired - Fee Related CN102691829B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210172489.1A CN102691829B (zh) 2012-05-30 2012-05-30 一种纳米改性玻璃钢夹砂管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210172489.1A CN102691829B (zh) 2012-05-30 2012-05-30 一种纳米改性玻璃钢夹砂管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102691829A CN102691829A (zh) 2012-09-26
CN102691829B true CN102691829B (zh) 2016-04-27

Family

ID=46857470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210172489.1A Expired - Fee Related CN102691829B (zh) 2012-05-30 2012-05-30 一种纳米改性玻璃钢夹砂管

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102691829B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106082779B (zh) * 2016-06-22 2018-11-23 武汉理工大学 一种应用于frpm管的树脂砂浆及其制备方法
CN106273540B (zh) * 2016-08-30 2018-04-10 民勤县威瑞环保有限责任公司 一种大口径埋地玻璃钢夹砂管的加工方法
CN106949320A (zh) * 2017-04-25 2017-07-14 广西北海跃达玻璃钢制品有限公司 一种玻璃钢夹砂输水管道
CN106958696A (zh) * 2017-04-25 2017-07-18 广西北海跃达玻璃钢制品有限公司 一种抗挤压玻璃钢夹砂管道
CN107504286A (zh) * 2017-10-07 2017-12-22 江苏捷通管业科技有限公司 一种新型的pvc管

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1560134A (zh) * 2004-02-24 2005-01-05 天津市金锚科技发展有限公司 制备改性玻璃钢拉挤型材的组合物及其方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1560134A (zh) * 2004-02-24 2005-01-05 天津市金锚科技发展有限公司 制备改性玻璃钢拉挤型材的组合物及其方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
石灰石制备普通轻质及纳米碳酸钙的研究;赵东清;《万方中国学位论文全文数据库》;20110215;第30页 *
纳米SIO2增强增韧聚丙烯的研究;石璞;《中国塑料》;20020228;第16卷(第1期);37-40页 *
纳米SIO2的表面处理及其在聚合物基纳米复合材料中的应用进展;单薇，廖明义;《高分子通报》;20060420(第3期);1-9页 *
纳米颗粒及其聚合物复合材料的研究与应用;王依民，夏于旻;《中国粉体工业》;20080225(第1期);5-13页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102691829A (zh) 2012-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102691829B (zh) 一种纳米改性玻璃钢夹砂管
CN105968717B (zh) 一种碳纤维/石墨烯/碳纳米管/环氧树脂预浸料及碳纤维复合材料的制备
CN104030634B (zh) 一种掺碳纳米管的高强高韧活性粉末混凝土及其制备方法
CN102691831B (zh) 一种玻璃钢夹砂管
US20190256418A1 (en) Coated fibers for enhanced concrete structural reinforcement
CN104557102B (zh) 一种生态混凝土及其制备方法
CN101456961B (zh) 一种反应型纳米碳酸钙-天然橡胶复合材料的制备方法
CN102872651B (zh) 一种麻浆高过滤精度滤清器滤纸
CN101875749A (zh) 用于增韧聚氯乙烯的活性微米/纳米复配碳酸钙及其制备
CN104926158A (zh) 用于玄武岩纤维的纳米改性浸润剂
CN109867916A (zh) 植物纤维增强树脂基复合材料及其制备方法
CN102705592B (zh) 一种纳米改性玻璃钢管
CN108192286A (zh) 复合绝缘子及其制备方法
CN107620208A (zh) 氮化物纤维的浸润剂及其涂覆方法
CN105036572A (zh) 一种稳定型玄武岩连续纤维浸润剂的制备方法
CN105036568A (zh) 一种稳定型玄武岩连续纤维浸润剂
CN101109113B (zh) 高表面粘接性超高相对分子质量聚乙烯纤维的制备方法
CN105036570A (zh) 一种玄武岩连续纤维浸润剂的制备工艺
CN109678402B (zh) 一种微米级碳化硅与微钢纤维协同增强的高抗压高抗折水泥、组合料及成型方法
CN102351464A (zh) 纳米碳酸钙涂料及生产工艺
CN106987063A (zh) 一种高强度玻璃钢
CN107936273A (zh) 一种碳纤维增强树脂基的高性能轻量化复合材料及其制备方法
CN106186952A (zh) 一种抗寒耐低温的防水堵漏砂浆及其制作方法
Ma et al. The structure and properties of eucalyptus fiber/phenolic foam composites under N-β (aminoethyl)--aminopropyl trimethoxy silane pretreatments
CN101638301B (zh) 一种水泥基材料增韧用水镁石纤维膏及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20171211

Address after: 313199 Zhejiang city in Huzhou Province Economic Development Zone Changxing County Lu Hui Lu and four road intersection southwest corner of the

Patentee after: Zhejiang Xinshi Technology Stock Co., Ltd.

Address before: The 313199 Zhejiang Economic Development Zone in Changxing County Province, the four road and the southwest corner of the intersection of Lu Hui Lu

Patentee before: Zhejiang Sinshi Pipe Stock Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160427

Termination date: 20180530