CN103214806B - 一种耐腐蚀、耐油、阻燃的塑料油罐 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增强塑料,也涉及油罐，目的是提供一种具有可靠物理性能，耐腐蚀、耐油、阻燃的增强塑料制成的油罐。技术要点是：团状模塑料的重量份组成：不饱和聚酯34～47份,环烷酸钴0.3～0.4份，过氧化甲乙酮0.3～0.35份，碳酸钙45～47份，抗静电剂0.1～0.3份，抗氧剂0.1～0.15份，五溴苯酚0.1～0.15，微胶囊化三-（2,3-二溴丙基）异氰尿酸酯0.1～0.3份，三聚氰胺0.1～0.2份，纳米二氧化硅0.08～0.1份及适配量的硅烷偶联剂，增强纤维28～31份。塑料可以耐360℃和-64℃的温度，保持物理性能基本不变。并且具有高韧性和高强度的优点，有效地提高了不饱和聚酯纤维增强团状模塑料的耐冲击性。高度耐腐蚀、抗老化、耐油、阻燃的性能，适合油罐制造。
Description
技术领域
本发明涉及增强塑料,也涉及油罐。
背景技术
现有技术中，中小型油罐以钢制卧式结构为主。这样的油罐存在诸多缺点：
1、容易腐蚀。在强酸、碱环境下的土壤中腐蚀尤为严重。国内油罐设计使用寿命一般为15年。有关文献披露油罐腐蚀泄露已经成为欧盟各国环境的重要污染源，如英国1/3的加油站对土壤和地下水造成了严重污染。
2、油罐生产能源消耗大。在原材料和产品的生产、安装过程中，对水、电、煤及燃料油等传统能源的消耗量大。例如：一座50立方米卧式油罐需要消耗钢材近9吨；而生产钢材本身就是高能耗、高污染的。
3、质量控制难。现场成型安装对气候、环境等客观因素依赖性大，对施工工艺和人员技能要求高，战时制作难以达到理想的施工效果。
4、吊装运输难。国家标准图集中30立方米油罐的直径为2.4米，长度为7.8米，公路运输困难。50立方米以上几乎难以运输、吊装，只能现场制作。
综上所述，传统钢制油罐能源消耗大、耐腐蚀性差，制造周期长，不利于平时油料的长期存储，也难以满足战时油料的快速周转、收发和防护需要。
这些技术问题长期存在，但是至今没有完善可行的技术方案解决这些技术难题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种具有可靠物理性能，耐腐蚀、耐油、阻燃的增强塑料制成的油罐。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下改进技术方案：
一种耐油、阻燃、耐腐蚀的不饱和聚酯纤维增强团状模塑料，所述的塑料由如下重量份组成：不饱和聚酯34～47份,环烷酸钴0.3～0.4份，过氧化甲乙酮0.3～0.35份，碳酸钙45～47份，抗静电剂0.1～0.3份，抗氧剂0.1～0.15份，五溴苯酚0.1～0.15，微胶囊化三-（2,3-二溴丙基）异氰尿酸酯0.1～0.3份，三聚氰胺0.1～0.2份，纳米二氧化硅0.08～0.1份及适配量的硅烷偶联剂，增强纤维28～31份；所述的不饱和聚酯为四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯或邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯或二者的混合物。
优选的，所述的不饱和聚酯为邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯与四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯按1:5的比例复配的混合物。采用这二种不饱和聚酯是保证产品物理性能，并与增强、阻燃的添加剂一起起到耐腐蚀、阻燃性能的保障。
优选的，所述的增强纤维为无碱无捻玻璃粗纱、碳纤维、有机聚合纤维、陶瓷纤维和金属纤维中的一种。
优选的，所述的抗静电剂包括季铵盐、胺盐、磷酸盐、季铵内盐、丙氨酸盐中的一种或多种。
前述塑料的制备方法，步骤包括：
a.将纳米二氧化硅用硅烷偶联剂作有机硅包覆处理；
b、将除增强纤维以外的原料加入到不饱和聚酯中，用搅拌机混合均匀，得到不饱和聚酯团状模塑料树脂糊；
c.将制成的树脂糊在捏合机中浸润增强纤维，纤维限定在5min之内加入完全，捏合10～20min之后让其充分混合；
d.将浸润了增强纤维的料团用挤出机挤出，用聚乙烯薄膜密封包装，于常温下放置24小时得到不饱和聚酯纤维增强团状模塑料。
利用所述塑料制造的油罐，所述塑料在模具中模压制成预制件，预制件连接构成卧式油罐，油罐上部设置人孔，油罐上部的一端设置进油管，油罐下部的一端设置出油管。
优选的，所述的油罐端面为圆弧面，该端面靠近边缘的部位设置向罐内凹陷的凹部，所述的进油管和出油管连接在该凹部内，且进油管和出油管外端头不超出油罐端面的顶部。
优选的，所述的进油管和出油管大部分位于凹部内。
优选的，所述的油罐表面设置环绕油罐和\或沿油罐长度方向布置的加强筋。
优选的，所述的油罐由两端部与中部连接构成，两端部和中部各自分别由上预制件与下预制件连接构成；所述的连接是通过预制件边缘设置的法兰孔构成法兰连接结构。
本发明的有益技术效果：
1、本发明制备的不饱和聚酯纤维增强团状模塑料可以耐360℃和-64℃的温度，保持物理性能基本不变。并且具有高韧性和高强度的优点，有效地提高了不饱和聚酯纤维增强团状模塑料的耐冲击性。
2、采用特定的不饱和聚酯和特定的阻燃等功能性添加剂，达到塑料高度耐腐蚀、抗老化、耐油、阻燃的性能，适合油罐制造。
3、抗静电，密封性能好，实现零渗漏，吸收微波、隐形性好。
4、抗打击力强，满足常规战时需要，可抵抗30Mpa爆炸冲击波压力，7mm厚度的材料等同于12mm厚度的均质装甲。
5、不脆、不裂，在军事用途和地震高发地区使用安全，可靠。
6、成本经济。与同容量的钢油罐比较，其生产制作周期缩短2/3，综合造价只占70%。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的立体图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，特提供下面优选的实施例，但本发明的技术思想并不限于以下实施例。
结合图1、2所示的塑料油罐，由塑料在模具中模压制成预制件，预制件连接构成卧式油罐，油罐上部设置人孔20，油罐上部的一端设置进油管30，油罐下部的一端设置出油管40。通常来说，一个容积在100立方以内的中小型油罐，优选的预制件连接方案为：油罐由两端部与中部连接构成，两端部和中部各自分别由上预制件与下预制件连接构成；所述的连接是通过预制件边缘设置的法兰孔构成法兰连接结构50。
也就是如图1所示的，下部左、中、右预制件11、12、13连接构成船型的半体；上部左、中、右预制件11`、12`、13`位置与下部三件预制件11、12、13对应，并连接构成整个油罐。六件预制件的结构使得预制件的表面形状尽可能简单规整，便于模压加工；同时连接部分布均匀，连接方便。六件预制件边缘设置法兰孔，然后用螺栓连接相邻预制件构成。这样连接方便，受力均匀，也便于设置密封垫等密封结构。并且法兰连接结构50起到结构加强的作用。
优选的，所述的油罐表面设置环绕油罐和\或沿油罐长度方向布置的加强筋60。如图中仅示意了环绕油罐的加强筋60。加强筋60能进一步保证油罐的结构性能。
优选的，如图2所示，所述的油罐端面70为圆弧面，该端面70靠近边缘的部位设置向罐内凹陷的凹部71，所述的进油管30和出油管40连接在该凹部71内，且进油管30和出油管40外端头不超出油罐端面70的顶部72。更好的是，所述的进油管30和出油管40大部分位于凹部71内。
进油管30和出油管40的结构也是经过特殊设计的，油罐端面70为圆弧面也就是可以看作是普通的圆形封头的结构，这个与现有设计类似。核心在于设置凹部71，凹部71的目的是让油管的连接处不会直接凸显于罐体表面，这样通过凹部71本身起到对油罐结构加强的作用。进油管30、出油管40可以方便地与输油管道连接，此时凹部71保护进油管30或出油管40与输油管道的连接，凹部71边缘对输油管道的承托作用避免应力向连接部集中和造成破坏。
上述是对塑料油罐结构形状的设计改进。但要实现用塑料制造油罐的方案，还是必须对材料本身进行研发和改进。
本发明的耐油、阻燃、耐腐蚀的不饱和聚酯纤维增强团状模塑料，由如下重量份组成：不饱和聚酯34～47份,环烷酸钴0.3～0.4份，过氧化甲乙酮0.3～0.35份，碳酸钙45～47份，抗静电剂0.1～0.3份，抗氧剂0.1～0.15份，五溴苯酚0.1～0.15，微胶囊化三-（2,3-二溴丙基）异氰尿酸酯0.1～0.3份，三聚氰胺0.1～0.2份，纳米二氧化硅0.08～0.1份及适配量的硅烷偶联剂，增强纤维28～31份；所述的不饱和聚酯为四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯或邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯或二者的混合物。
优选的，所述的不饱和聚酯为邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯与四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯按1:5的比例复配的混合物。所述的增强纤维为无碱无捻玻璃粗纱、碳纤维、有机聚合纤维、陶瓷纤维和金属纤维中的一种；所述的抗静电剂包括季铵盐、胺盐、磷酸盐、季铵内盐、丙氨酸盐中的一种或多种。
前述塑料的制备方法，步骤包括：
a.将纳米二氧化硅用硅烷偶联剂作有机硅包覆处理；
b、将除增强纤维以外的原料加入到不饱和聚酯中，用搅拌机混合均匀，得到不饱和聚酯团状模塑料树脂糊；
c.将制成的树脂糊在捏合机中浸润增强纤维，纤维限定在5min之内加入完全，捏合10～20min之后让其充分混合；
d.将浸润了增强纤维的料团用挤出机挤出，用聚乙烯薄膜密封包装，于常温下放置24小时得到不饱和聚酯纤维增强团状模塑料。
至于用塑料进一步制造件组是本领域技术人员根据现有技术即可实施的。然后预制件连接即可构成油罐。
下面提供几组优选的塑料的实施例：
实施例一
按照重量比配方：四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯35份,环烷酸钴0.3份，过氧化甲乙酮0.3份，碳酸钙45份，抗静电剂：季铵盐0.1份，抗氧剂1010：0.1份，五溴苯酚0.1，微胶囊化三-（2,3-二溴丙基）异氰尿酸酯0.2份，三聚氰胺0.2份，纳米二氧化硅0.09份、硅烷偶联剂0.005份；
制备步骤：
将纳米二氧化硅用硅烷偶联剂作有机硅包覆处理；
将原料加入到不饱和聚酯中，用搅拌机混合均匀，得到不饱和聚酯团状模塑料树脂糊；
将制成的树脂糊在捏合机中浸润28份重量的无碱无捻玻璃粗纱，玻璃粗纱在5min之内加完，捏合15min后混合均匀。
将浸润了玻璃粗纱的料团用挤出机挤出，用聚乙烯薄膜密封包装，于常温下干燥的环境中放置24小时得到不饱和纤维增强团状模塑料。
实施例二
按照重量比配方：邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯45份,环烷酸钴0.4份，过氧化甲乙酮0.35份，碳酸钙47份，抗静电剂：磷酸盐0.3份，抗氧剂1076：0.12份，五溴苯酚0.14，微胶囊化三-（2,3-二溴丙基）异氰尿酸酯0.3份，三聚氰胺0.1份，纳米二氧化硅0.08份、硅烷偶联剂0.008份；
30份重量的碳纤维；
制备步骤同实施例一。
实施例三
按照重量比配方：邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯7份，四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯35份,环烷酸钴0.3份，过氧化甲乙酮0.32份，碳酸钙46份，抗静电剂：季铵内盐0.2份，抗氧剂1076：0.13份，五溴苯酚0.13，微胶囊化三-（2,3-二溴丙基）异氰尿酸酯0.2份，三聚氰胺0.1份，纳米二氧化硅0.1份、硅烷偶联剂0.01份；
28份重量的有机聚合纤维；
制备步骤同实施例一。
实施例四
按照重量比配方：邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯7份，四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯35份,环烷酸钴0.4份，过氧化甲乙酮0.3份，碳酸钙45份，抗静电剂：丙氨酸盐0.15份，抗氧剂1076：0.12份，五溴苯酚0.1，微胶囊化三-（2,3-二溴丙基）异氰尿酸酯0.2份，三聚氰胺0.1份，纳米二氧化硅0.1份、硅烷偶联剂0.01份；
31份重量的陶瓷纤维；
制备步骤同实施例一。
实施例五
按照重量比配方：邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯7份，四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯35份,环烷酸钴0.35份，过氧化甲乙酮0.35份，碳酸钙47份，抗静电剂：季铵盐0.1份，抗氧剂1076：0.15份，五溴苯酚0.15，微胶囊化三-（2,3-二溴丙基）异氰尿酸酯0.3份，三聚氰胺0.1份，纳米二氧化硅0.1、硅烷偶联剂0.01份；
30份重量的碳纤维；
制备步骤同实施例一。
实施例六
按照重量比配方：邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯7份，四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯35份,环烷酸钴0.4份，过氧化甲乙酮0.35份，碳酸钙45份，抗静电剂：磷酸盐0.3份，抗氧剂1076：0.13份，五溴苯酚0.12，微胶囊化三-（2,3-二溴丙基）异氰尿酸酯0.2份，三聚氰胺0.12份，纳米二氧化硅0.1、硅烷偶联剂0.01份剂；
30份重量的有机聚合纤维；
制备步骤同实施例一。
实施例1～6的性能测试结果如下表所示：
表1样品性能测试表
根据测试结果可以看出本发明制备的不饱和聚酯纤维增强团状模塑料可以耐360℃高温和-65℃低温不变形，不分解。冲击强度达170kJ/㎡以上，弯曲强度达190MPa以上，拉伸强度达95MPa以上，即具有高韧性和高强度的优点，有效地提高了不饱和聚酯纤维增强团状模塑料的耐冲击性。
使用模式实验：因为没有现有方法参考，所以另行设计的实验方案。目的是为了测试塑料油罐的在使用状态下耐腐蚀和老化的状况。实验方法：塑料分别浸没在柴油、汽油、1mol/L氢氧化钠溶液、1mol/L硫酸溶液中；然后放在-25℃冷冻1小时、100℃加热2小时，共3小时为一个完整的循环，共进行100次循环进行加速老化实验。加热实验时注意排出挥发的柴油、汽油，避免安全事故，或者采用氮气保护等手段确保实验安全；四种液体一般每天更换，保证浓度和性质稳定。然后检测产品性能如表2所示：
表2加速老化后的样品性能测试表
由表2可见，本发明的塑料与物料或腐蚀性物质接触，模拟使用状态；加速试验之后的产品性能与初始性能没有明显变化。证明本发明的塑料物理性能优越，高耐油、耐酸碱腐蚀、阻燃性能可靠。
Claims (9)
1.一种耐油、阻燃、耐腐蚀的不饱和聚酯纤维增强团状模塑料，其特征在于：所述的塑料由如下重量份组成：不饱和聚酯34～47份,环烷酸钴0.3～0.4份，过氧化甲乙酮0.3～0.35份，碳酸钙45～47份，抗静电剂0.1～0.3份，抗氧剂0.1～0.15份，五溴苯酚0.1～0.15，微胶囊化三-(2,3-二溴丙基)异氰尿酸酯0.1～0.3份，三聚氰胺0.1～0.2份，纳米二氧化硅0.08～0.1份及适配量的硅烷偶联剂，增强纤维28～31份；所述的不饱和聚酯为四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯或邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯或二者的混合物；所述塑料的制备方法，步骤包括：
a.将纳米二氧化硅用硅烷偶联剂作有机硅包覆处理；
b、将除增强纤维以外的原料加入到不饱和聚酯中，用搅拌机混合均匀，得到不饱和聚酯团状模塑料树脂糊；
c.将制成的树脂糊在捏合机中浸润增强纤维，纤维限定在5min之内加入完全，捏合10～20min之后让其充分混合；
d.将浸润了增强纤维的料团用挤出机挤出，用聚乙烯薄膜密封包装，于常温下放置24小时得到不饱和聚酯纤维增强团状模塑料。
2.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的不饱和聚酯为邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯与四氢化邻苯二甲酸酐-丙二醇不饱和聚酯按1:5的比例复配的混合物。
3.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的增强纤维为无碱无捻玻璃粗纱、碳纤维、有机聚合纤维、陶瓷纤维和金属纤维中的一种。
4.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的抗静电剂包括季铵盐、胺盐、磷酸盐、季铵内盐、丙氨酸盐中的一种或多种。
5.利用权利要求1到4中任意一项所述的塑料制造的油罐，其特征在于：所述塑料在模具中模压制成预制件，预制件连接构成卧式油罐，油罐上部设置人孔，油罐上部的一端设置进油管，油罐下部的一端设置出油管。
6.根据权利要求5所述的油罐，其特征在于：所述的油罐端面为圆弧面，该端面靠近边缘的部位设置向罐内凹陷的凹部，所述的进油管和出油管连接在该凹部内，且进油管和出油管外端头不超出油罐端面的顶部。
7.根据权利要求6所述的油罐，其特征在于：所述的进油管和出油管大部分位于凹部内。
8.根据权利要求7所述的油罐，其特征在于：所述的油罐表面设置环绕油罐和\或沿油罐长度方向布置的加强筋。
9.根据权利要求8所述的油罐，其特征在于：所述的油罐由两端部与中部连接构成，两端部和中部各自分别由上预制件与下预制件连接构成；所述的连接是通过预制件边缘设置的法兰孔构成法兰连接结构。
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