CN109486145A - 一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池及其制备方法，涉及玻璃钢技术领域，其原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂75‑83份、邻苯型胶衣17‑25份、聚氯乙烯6‑12份、玻璃纤维布90‑110份、碳纳米管2‑5份、轻质碳酸钙13‑20份、滑石粉4‑10份、吸附剂2‑6份、过氧化苯甲酸叔丁酯15‑24份、促进剂2‑5份、硅烷偶联剂2‑5份、抗老化剂1‑3份。本发明制得的玻璃钢化粪池质轻、强度高、耐候、耐冲击、耐腐蚀性，添加的吸附剂能够吸附化粪池污泥中的重金属离子和异味气体，从而改善清掏过程中的味觉感受，且有效降低化粪池污泥中的重金属离子的含量，减轻对环境的污染，可放心用作肥料长期施用。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃钢技术领域，尤其涉及一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池及其制备方法。
背景技术
玻璃钢，即纤维强化塑料，一般指用不饱和聚酯树脂等为基体，以玻璃纤维等填料制成的增强塑料，又称为玻璃纤维增强塑料。具有质轻而硬、机械强度较好、不导电等优点，已被开发应用于化粪池等利于生态保护的民用领域。
玻璃钢化粪池能有效解决传统砖混化粪池的渗漏、对地下水源造成的不同程度的污染以及对建筑物造成倾斜等问题，并且能够为对排放的污水进行后续深度处理奠定基础。粪便等垃圾在玻璃钢化粪池中分解，上层的水化物体进入管道流走，沉淀物厌氧发酵分解，转化为稳定的熟污泥，定期将污泥清掏外运，可用作农用肥料。然而，由于粪便中可能含有铜、镉、铅等重金属污染物，因此，清掏的沉淀物中也含有一定量的重金属，长期施用在土壤中累积，对人们生活和环境造成影响，且玻璃钢材料不耐冲击。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池及其制备方法，制得的玻璃钢化粪池质轻、强度高、耐候、耐冲击、耐腐蚀性，还能有效降低化粪池污泥中的重金属离子的含量和异味，减轻对环境的污染。
本发明提出的一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂75-83份、邻苯型胶衣17-25份、聚氯乙烯6-12份、玻璃纤维布90-110份、碳纳米管2-5份、轻质碳酸钙13-20份、滑石粉4-10份、吸附剂2-6份、过氧化苯甲酸叔丁酯15-24份、促进剂2-5份、硅烷偶联剂2-5份、抗老化剂1-3份、脱模剂1-2份。
优选地，所述吸附剂的制备如下：将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，然后将硝酸溶液滴加到正硅酸乙酯乙醇溶液中，搅拌，密封放入烘箱中使其凝胶化，再加醇老化，干燥，得到二氧化硅气凝胶，对其进行热处理后置于葡萄糖水溶液中，超声分散，然后进行水热反应，洗涤，干燥，即得。
优选地，所述吸附剂的制备如下：将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，然后将硝酸溶液滴加到正硅酸乙酯乙醇溶液中，搅拌15-25min，然后密封放入30-40℃烘箱中使其凝胶化，再加醇老化24-36h，在35-45℃下干燥，得到二氧化硅气凝胶，对其进行热处理，然后置于1-2mol/L的葡萄糖水溶液中，超声分散20-30min，然后于200-220℃下水热反应3-4h，洗涤，干燥，即得。
优选地，将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、浓硝酸和去离子水的摩尔比为1：30-40：1.1-1.5：5-8。
优选地，对二氧化硅气凝胶进行热处理，热处理温度为400-500℃，热处理时间为2-3h。
优选地，二氧化硅气凝胶和葡萄糖的重量比为1：14-18。
优选地，所述促进剂为环烷酸钴、异辛酸钴、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺中的一种或多种。
优选地，所述抗老化剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、四季戊四醇酯、亚磷酸三苯酯中的一种或多种。
本发明还提出了上述抗冲击环保的玻璃钢化粪池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在模具成型面上涂抹脱模剂，自然干燥，备用；
S2、将不饱和聚酯、邻苯型胶衣、聚氯乙烯、硅烷偶联剂、抗老化剂混合，搅拌，加入碳纳米管、轻质碳酸钙、滑石粉、吸附剂，搅拌，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂，搅拌，得浆料；
S3、将浆料涂抹在模具表面，然后将玻璃纤维布放置在浆料上，按照一层浆料一层玻璃纤维布均匀间隔敷设，放置，固化脱模，即得
有益效果：本发明以不饱和聚酯树脂为基体材料，与邻苯型胶衣相配合，制得的玻璃钢具有质轻、强度高、耐候、耐冲击的性能，且少量聚氯乙烯的存在进一步提高了玻璃钢的耐腐蚀性，在硅烷偶联剂的作用下，玻璃纤维布与树脂基体之间的结合性好，并与碳纳米管、轻质碳酸钙、滑石粉共同作用，提高复合材料的抗拉强度和耐冲击性，添加的吸附剂能够吸附化粪池污泥中的重金属离子，减轻对环境的污染。
吸附剂的制备中，是以正硅酸乙酯、乙醇、硝酸和去离子水为原料，正硅酸乙酯发生水解缩聚，在一定量的硝酸的作用下，经溶胶-凝胶制得具有韧性的二氧化硅凝胶，再经热处理后得到具有三维网络多孔结构的二氧化硅凝胶介孔材料，其比表面积大，孔隙率可达90-98％，气孔孔径为20-60nm，吸附性能好，将该介孔材料置于葡萄糖水溶液中，采用水热合成方法，在二氧化硅气凝胶表面和孔隙内合成了表面含有羟基的纳米碳球，而二氧化硅气凝胶表面分布有硅醇基团，制得富含含氧官能团的碳球-二氧化硅复合材料，材料孔隙结构降低，该材料上的含氧官能团可以与金属离子进行离子交换，从而提高材料对重金属离子的吸附作用，且通过控制葡萄糖水溶液的浓度和用量，进而控制合成的纳米碳球的粒径，使其填充在二氧化硅气凝胶的孔隙内而又不完全堵塞，孔隙率的降低有利于气体的吸附，避免气体小分子的任意进出，有效吸附化粪池的异味，从而改善清掏过程中的味觉感受，且有效降低化粪池污泥中的重金属离子的含量，减轻对环境的污染，可放心用作肥料长期施用。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂75份、邻苯型胶衣25份、聚氯乙烯6份、玻璃纤维布90份、碳纳米管5份、轻质碳酸钙13份、滑石粉10份、吸附剂2份、过氧化苯甲酸叔丁酯15份、促进剂2份、硅烷偶联剂2份、抗老化剂1份、脱模剂1份；其中，促进剂为环烷酸钴，抗老化剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，脱模剂为聚乙烯醇。
上述抗冲击环保的玻璃钢化粪池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在模具成型面上涂抹脱模剂，自然干燥，备用；
S2、将不饱和聚酯、邻苯型胶衣、聚氯乙烯、硅烷偶联剂、抗老化剂混合，搅拌，加入碳纳米管、轻质碳酸钙、滑石粉、吸附剂，搅拌，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂，搅拌，得浆料；
S3、将浆料涂抹在模具表面，然后将玻璃纤维布放置在浆料上，按照一层浆料一层玻璃纤维布均匀间隔敷设，放置，固化脱模，即得。
实施例2
本发明提出的一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂3份、邻苯型胶衣17份、聚氯乙烯12份、玻璃纤维布110份、碳纳米管2份、轻质碳酸钙20份、滑石粉4份、吸附剂6份、过氧化苯甲酸叔丁酯24份、促进剂5份、硅烷偶联剂5份、抗老化剂3份、脱模剂2份；其中，促进剂为异辛酸钴，抗老化剂为四季戊四醇酯，脱模剂为聚乙烯醇。
上述抗冲击环保的玻璃钢化粪池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在模具成型面上涂抹脱模剂，自然干燥，备用；
S2、将不饱和聚酯、邻苯型胶衣、聚氯乙烯、硅烷偶联剂、抗老化剂混合，搅拌，加入碳纳米管、轻质碳酸钙、滑石粉、吸附剂，搅拌，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂，搅拌，得浆料；
S3、将浆料涂抹在模具表面，然后将玻璃纤维布放置在浆料上，按照一层浆料一层玻璃纤维布均匀间隔敷设，放置，固化脱模，即得。
实施例3
本发明提出的一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂77份、邻苯型胶衣23份、聚氯乙烯7份、玻璃纤维布95份、碳纳米管3份、轻质碳酸钙15份、滑石粉8份、吸附剂3份、过氧化苯甲酸叔丁酯17份、促进剂2.5份、硅烷偶联剂3份、抗老化剂1.5份、脱模剂1份；其中，促进剂为N,N-二乙基苯胺，抗老化剂为亚磷酸三苯酯，脱模剂为聚乙烯醇；
其中，吸附剂的制备如下：将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、浓硝酸和去离子水的摩尔比为1：30：1.1：5，然后将硝酸溶液滴加到正硅酸乙酯乙醇溶液中，搅拌15min，然后密封放入30℃烘箱中使其凝胶化，再加醇老化24h，在35℃下干燥，得到二氧化硅气凝胶，对其进行热处理，热处理温度为400℃，热处理时间为2h，然后置于1mol/L的葡萄糖水溶液中，其中，二氧化硅气凝胶和葡萄糖的重量比为1：14，超声分散20min，然后于200℃下水热反应3h，洗涤，干燥，即得。
上述抗冲击环保的玻璃钢化粪池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在模具成型面上涂抹脱模剂，自然干燥，备用；
S2、将不饱和聚酯、邻苯型胶衣、聚氯乙烯、硅烷偶联剂、抗老化剂混合，搅拌，加入碳纳米管、轻质碳酸钙、滑石粉、吸附剂，搅拌，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂，搅拌，得浆料；
S3、将浆料涂抹在模具表面，然后将玻璃纤维布放置在浆料上，按照一层浆料一层玻璃纤维布均匀间隔敷设，放置，固化脱模，即得。
实施例4
本发明提出的一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂79份、邻苯型胶衣21份、聚氯乙烯9份、玻璃纤维布100份、碳纳米管3.5份、轻质碳酸钙17份、滑石粉7份、吸附剂4份、过氧化苯甲酸叔丁酯19份、促进剂3份、硅烷偶联剂3份、抗老化剂2份、脱模剂1.5份；其中，促进剂为环烷酸钴，抗老化剂为四季戊四醇酯，脱模剂为聚乙烯醇；
其中，吸附剂的制备如下：将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、浓硝酸和去离子水的摩尔比为1：40：1.5：8，然后将硝酸溶液滴加到正硅酸乙酯乙醇溶液中，搅拌25min，然后密封放入40℃烘箱中使其凝胶化，再加醇老化36h，在45℃下干燥，得到二氧化硅气凝胶，对其进行热处理，热处理温度为500℃，热处理时间为3h，然后置于2mol/L的葡萄糖水溶液中，其中，二氧化硅气凝胶和葡萄糖的重量比为1：18，超声分散30min，然后于220℃下水热反应4h，洗涤，干燥，即得。
上述抗冲击环保的玻璃钢化粪池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在模具成型面上涂抹脱模剂，自然干燥，备用；
S2、将不饱和聚酯、邻苯型胶衣、聚氯乙烯、硅烷偶联剂、抗老化剂混合，搅拌，加入碳纳米管、轻质碳酸钙、滑石粉、吸附剂，搅拌，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂，搅拌，得浆料；
S3、将浆料涂抹在模具表面，然后将玻璃纤维布放置在浆料上，按照一层浆料一层玻璃纤维布均匀间隔敷设，放置，固化脱模，即得。
实施例5
本发明提出的一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂80份、邻苯型胶衣20份、聚氯乙烯10份、玻璃纤维布102份、碳纳米管4份、轻质碳酸钙18份、滑石粉6份、吸附剂4.5份、过氧化苯甲酸叔丁酯20份、促进剂3.5份、硅烷偶联剂4份、抗老化剂2份、脱模剂1.7份；其中，促进剂为环烷酸钴和N,N-二乙基苯胺按照2：1的重量比组成的，抗老化剂为四季戊四醇酯和亚磷酸三苯酯按照1：1的重量比组成的，脱模剂为聚乙烯醇；
其中，吸附剂的制备如下：将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、浓硝酸和去离子水的摩尔比为1：34：1.3：6，然后将硝酸溶液滴加到正硅酸乙酯乙醇溶液中，搅拌20min，然后密封放入35℃烘箱中使其凝胶化，再加醇老化28h，在40℃下干燥，得到二氧化硅气凝胶，对其进行热处理，热处理温度为440℃，热处理时间为2.5h，然后置于1.3mol/L的葡萄糖水溶液中，其中，二氧化硅气凝胶和葡萄糖的重量比为1：15，超声分散25min，然后于210℃下水热反应3.5h，洗涤，干燥，即得。
上述抗冲击环保的玻璃钢化粪池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在模具成型面上涂抹脱模剂，自然干燥，备用；
S2、将不饱和聚酯、邻苯型胶衣、聚氯乙烯、硅烷偶联剂、抗老化剂混合，搅拌，加入碳纳米管、轻质碳酸钙、滑石粉、吸附剂，搅拌，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂，搅拌，得浆料；
S3、将浆料涂抹在模具表面，然后将玻璃纤维布放置在浆料上，按照一层浆料一层玻璃纤维布均匀间隔敷设，放置，固化脱模，即得。
实施例6
本发明提出的一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂82份、邻苯型胶衣18份、聚氯乙烯11份、玻璃纤维布108份、碳纳米管4.5份、轻质碳酸钙18份、滑石粉7份、吸附剂5份、过氧化苯甲酸叔丁酯22份、促进剂4份、硅烷偶联剂4份、抗老化剂2份、脱模剂1.7份；其中，促进剂为环烷酸钴和N,N-二甲基苯胺按照1：1的重量比组成的，抗老化剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、四季戊四醇酯按照1：1的重量比组成的，脱模剂为聚乙烯醇；
其中，吸附剂的制备如下：将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、浓硝酸和去离子水的摩尔比为1：37：1.4：6.5，然后将硝酸溶液滴加到正硅酸乙酯乙醇溶液中，搅拌20min，然后密封放入30℃烘箱中使其凝胶化，再加醇老化32h，在40℃下干燥，得到二氧化硅气凝胶，对其进行热处理，热处理温度为470℃，热处理时间为2.5h，然后置于1.6mol/L的葡萄糖水溶液中，其中，二氧化硅气凝胶和葡萄糖的重量比为1：16，超声分散30min，然后于205℃下水热反应4h，洗涤，干燥，即得。
上述抗冲击环保的玻璃钢化粪池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在模具成型面上涂抹脱模剂，自然干燥，备用；
S2、将不饱和聚酯、邻苯型胶衣、聚氯乙烯、硅烷偶联剂、抗老化剂混合，搅拌，加入碳纳米管、轻质碳酸钙、滑石粉、吸附剂，搅拌，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂，搅拌，得浆料；
S3、将浆料涂抹在模具表面，然后将玻璃纤维布放置在浆料上，按照一层浆料一层玻璃纤维布均匀间隔敷设，放置，固化脱模，即得。
对比例1
相较于实施例6，区别仅在于不含有吸附剂。
对比例2
相较于实施例6，区别仅在于吸附剂的制备如下：将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、浓硝酸和去离子水的摩尔比为1：37：1.4：6.5，然后将硝酸溶液滴加到正硅酸乙酯乙醇溶液中，搅拌20min，然后密封放入30℃烘箱中使其凝胶化，再加醇老化32h，在40℃下干燥，得到二氧化硅气凝胶，对其进行热处理，热处理温度为470℃，热处理时间为2.5h，即得。
对本发明实施例和对比例中制得的玻璃钢化粪池的吸附性能进行检测。
试验方法：采用实施例中的制备方法制备玻璃钢试样板，然后取30mL浓度为3.0mmol/L的K2CrO4溶液和5g玻璃钢试样板放入50mL锥形瓶中，于25℃条件下以150次/min恒温振荡36h，吸附达到平衡后离心分离，取上层清液测量Cr(Ⅵ)浓度，根据Cr(Ⅵ)浓度变化计算玻璃钢试样的吸附率。
试验结果：实施例3-6中玻璃钢试样对Cr(Ⅵ)的吸附量分别为87.2％、79.5％、97.4％、92.1％，对比例1中的吸附量为5.6％，对比例2中的吸附量为35.7％，由此可见，本申请中添加有吸附剂的玻璃钢对重金属离子有很好的吸附作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其特征在于，其原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂75-83份、邻苯型胶衣17-25份、聚氯乙烯6-12份、玻璃纤维布90-110份、碳纳米管2-5份、轻质碳酸钙13-20份、滑石粉4-10份、吸附剂2-6份、过氧化苯甲酸叔丁酯15-24份、促进剂2-5份、硅烷偶联剂2-5份、抗老化剂1-3份、脱模剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其特征在于，所述吸附剂的制备如下：将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，然后将硝酸溶液滴加到正硅酸乙酯乙醇溶液中，搅拌，密封放入烘箱中使其凝胶化，再加醇老化，干燥，得到二氧化硅气凝胶，对其进行热处理后置于葡萄糖水溶液中，超声分散，然后进行水热反应，洗涤，干燥，即得。
3.根据权利要求1或2所述的抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其特征在于，所述吸附剂的制备如下：将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，然后将硝酸溶液滴加到正硅酸乙酯乙醇溶液中，搅拌15-25min，然后密封放入30-40℃烘箱中使其凝胶化，再加醇老化24-36h，在35-45℃下干燥，得到二氧化硅气凝胶，对其进行热处理，然后置于1-2mol/L的葡萄糖水溶液中，超声分散20-30min，然后于200-220℃下水热反应3-4h，洗涤，干燥，即得。
4.根据权利要求2或3所述的抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其特征在于，将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，浓硝酸溶于去离子水中，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇、浓硝酸和去离子水的摩尔比为1：30-40：1.1-1.5：5-8。
5.根据权利要求2-4任一项所得的抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其特征在于，对二氧化硅气凝胶进行热处理，热处理温度为400-500℃，热处理时间为2-3h。
6.根据权利要求2-5任一项所得的抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其特征在于，二氧化硅气凝胶和葡萄糖的重量比为1：14-18。
7.根据权利要求1-6任一项所述的抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其特征在于，所述促进剂为环烷酸钴、异辛酸钴、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的抗冲击环保的玻璃钢化粪池，其特征在于，所述抗老化剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、四季戊四醇酯、亚磷酸三苯酯中的一种或多种。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述的抗冲击环保的玻璃钢化粪池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在模具成型面上涂抹脱模剂，自然干燥，备用；
S2、将不饱和聚酯、邻苯型胶衣、聚氯乙烯、硅烷偶联剂、抗老化剂混合，搅拌，加入碳纳米管、轻质碳酸钙、滑石粉、吸附剂，搅拌，再加入过氧化苯甲酸叔丁酯、促进剂，搅拌，得浆料；
S3、将浆料涂抹在模具表面，然后将玻璃纤维布放置在浆料上，按照一层浆料一层玻璃纤维布均匀间隔敷设，放置，固化脱模，即得。
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