CN109723918B - 负氧离子玻璃钢抗菌管道及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负氧离子玻璃钢抗菌管道及其制作方法，属于玻璃钢技术领域。该负氧离子玻璃钢抗菌管道包括内衬层、包覆在内衬层外部的结构层和包覆在结构层外部的外保护层，所述结构层包括内缠绕层、树脂夹砂层和外缠绕层；内衬层由内至外依次包括内表面层和短切纤维织物增强层，所述内表面层为复合树脂层，所述复合树脂由内衬树脂、负氧离子粉、促进剂和固化剂制得；浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在内衬层外部形成内缠绕层；树脂夹砂层包括石英砂和结构树脂；浸润有结构树脂的无碱缠绕纱同步缠绕在树脂夹砂层外形成外缠绕层；外缠绕层外涂覆结构树脂形成外保护层；该负氧离子玻璃钢抗菌管道具有优异的机械性能和良好的抗菌性能。

Description

负氧离子玻璃钢抗菌管道及其制作方法

技术领域

本发明属于玻璃钢技术领域，具体涉及一种负氧离子玻璃钢抗菌管道及其制作方法。

背景技术

独居石是主要的稀土金属矿之一，印度、澳大利亚、南非等国都是独居石的重要产地，其化学成分主要以轻稀土为主，稀土氧化物含量约为65％左右，同时含有氧化钍和氧化铀，因此常具有放射性。目前国内使用的独居石矿的来源主要有：进口砂矿、国内选矿企业产生的尾矿。

我国有众多企业以独居石为原料进行稀土冶炼，冶炼方法主要有烧碱浸煮及硫酸焙烧法，每年至少产生四万吨独居石尾渣，而独居石尾渣的大量堆放，给环境造成了极大的负担。

对独居石的应用领域进行拓宽并对独居石尾渣进行回收再利用显得尤为重要，因此申请人之前针对利用独居石及独居石尾渣制作负氧离子粉进行了研究，负氧离子粉的详细制作方法参见申请人的在先申请：申请号201811549489.2，申请日2018年12月18日，发明名称：利用独居石尾渣生产负氧离子粉的方法及负氧离子粉的应用；申请号201811549493.9，申请日2018年12月18日，发明名称：利用独居石生产负氧离子粉的方法及负氧离子粉的应用。

玻璃钢管道因其优异的耐腐蚀性、防污抗蛀性、耐热性、抗冻性、电热绝缘性和良好的耐磨性，被广泛应用在油田、污水处理、流体输送、电缆保护等领域，因此若能将负氧离子粉成功应用在玻璃钢管道中，不仅具有较大的市场前景和较高的经济价值，还能赋予玻璃钢管道更优异的性能。而若要获得性能优异的负氧离子玻璃钢管道，就需要对现有的玻璃钢管道进行改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种负氧离子玻璃钢抗菌管道及其制作方法，该负氧离子玻璃钢抗菌管道具有优异的机械性能和良好的抗菌性能。

本发明采用如下技术方案：

负氧离子玻璃钢抗菌管道，包括内衬层、包覆在内衬层外部的结构层和包覆在结构层外部的外保护层，所述结构层包括内缠绕层、树脂夹砂层和外缠绕层；

内衬层由内至外依次包括内表面层和短切纤维织物增强层，所述内表面层为复合树脂层，所述复合树脂由内衬树脂、负氧离子粉、促进剂和固化剂制得；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在内衬层外部形成内缠绕层；

树脂夹砂层包括石英砂和结构树脂；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱同步缠绕在树脂夹砂层外形成外缠绕层；

外缠绕层外涂覆结构树脂形成外保护层；

所述结构树脂为邻苯型不饱和聚酯树脂。

更进一步地，所述内衬树脂、促进剂、固化剂和负氧离子粉的质量比为100：0.2：2：0.3～4，所述内衬树脂为间苯型不饱和聚酯树脂；

所述短切纤维织物增强层由内至外依次为表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，所述内表面层和短切纤维织物增强层固化后形成内衬层。

更进一步地，所述无碱玻璃表面毡的规格为30g/m²，所述无碱玻璃表面毡表面的复合树脂的喷涂量为280g/m²，所述无碱玻璃针织毡的规格为450g/m²，所述无碱玻璃针织毡表面的复合树脂的喷涂量为180g/m²，所述网格布的规格为50g/m²。

更进一步地，所述促进剂为环烷酸钴，所述固化剂为过氧化甲乙酮。

更进一步地，所述邻苯型不饱和聚酯树脂的粘度为400～550mPa.s，25℃；所述浸润有结构树脂的无碱缠绕纱中浸润的结构树脂的质量为无碱缠绕纱的30-40％。

更进一步地，所述内缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行，所述外缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行，所述无碱缠绕纱为2400TEX无碱玻璃纤维直接无捻粗纱；

所述石英砂和结构树脂的质量比为4:1，所述石英砂的粒径为20～90目。

更进一步地，所述外缠绕层外涂覆的结构树脂的涂覆量为250g/m²。

更进一步地，所述内衬层的厚度为1.5mm，所述结构层的厚度为3.85～9.35mm，所述外保护层的厚度为0.25mm。

本发明提供所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道的制备方法，包括如下步骤：

内衬层制作：

按照配比，将负氧离子粉添加至内衬树脂中，高速充分搅拌，得复合树脂；

将复合树脂分别喷涂至无碱玻璃表面毡、无碱玻璃针织毡表面；

将复合树脂喷涂在模具表面，喷涂量为150-200g/m²，由内至外依次包裹表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，赶除气泡后，内衬层完成；

结构层制作：

待内衬层固化后，将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在内衬层外部，形成内缠绕层；

将石英砂和结构树脂按照所述质量比例搅拌均匀，经过挤压形成相应厚度的砂带，经输送装置，用兜砂布环形包覆加入到管道外，并用气动压辊压平，直至所需夹砂层厚度后分离夹砂设备，形成树脂夹砂层；

将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在树脂夹砂层外，形成外缠绕层；

保护层制作：

在外缠绕层外涂覆结构树脂，形成外保护层，管道的插口毛坯随缠绕同步制作，一体成型；

修整脱模：待管道的巴氏硬度大于40时，用对应管道规格的金刚砂磨刀，精确控制修整出双“O”型槽，并在其表面按规定方向均匀涂上0.5mm厚的高断裂延伸率的界面封闭树脂，同时切掉承口毛坯；待双“O”型槽上的树脂固化后，用液压脱模机将管道和模具分离，并在其管道相应部分按要求作好标识，即得所述负氧离子玻璃钢抗菌管道。

更进一步地，所述复合树脂的制备方法具体如下：

按照所述配比，将先将促进剂加入内衬树脂中，搅拌均匀，按照比例添加负氧离子粉，搅拌25-35min后，再加入固化剂搅拌均匀，即得所述复合树脂；

所述负氧离子粉为利用独居石尾渣生产的负氧离子粉或利用独居石生产的负氧离子粉；

所述界面封闭树脂为P65-901#树脂。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

第一：本发明成功将负氧离子粉应用在玻璃钢管道中，拓宽了负氧离子粉的应用范围，具有较大的市场前景和较高的经济价值；

第二：本发明制得的负氧离子玻璃钢抗菌管道不仅具有优良的力学性能，还具有良好的释放负氧离子的作用，抗菌性可达99.99％以上；

第三：本发明对负氧离子玻璃钢抗菌管道的制作方法操作简便，采用现有的玻璃钢管道的生产设备即可完成，易于推广。

附图说明

图1为本发明实施例1至5拉伸性能测试结果图；

图2为本发明实施例1至5不同试样拉伸性能测试结果图；

图3为本发明的负氧离子玻璃钢抗菌管道的厚度磨损量数值拟合曲线。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。

本发明中使用的间苯型不饱和聚酯树脂的粘度(25℃)：400-550mPa.s，凝胶时间：17～25min，树脂浇铸体力学性能：拉伸强度≥60MPa，拉伸弹性模量≥2.5Gpa，断裂延伸率≥3.5％，巴氏硬度≥40，热变形温度≥70℃。

本发明中使用的邻苯型不饱和聚酯树脂的粘度(25℃)：400～550mPa.s，凝胶时间：15～25min，树脂浇铸体力学性能：拉伸强度≥60MPa，拉伸弹性模量≥3.0Gpa，断裂延伸率≥2.5％，巴氏硬度≥40，热变形温度≥70℃。

固化剂为过氧化甲乙酮，外观：无色透明液体，活性氧含量：10±0.2％，闪点：≥90℃。

促进剂：环烷酸钴，外观：紫红色液体，钴含量：0.8～1.0％。

本发明中所用原料如下表1所示：

表1原料清单

所述负氧离子粉为利用独居石尾渣生产的负氧离子粉(低白度和高白度均可)或利用独居石生产的负氧离子粉，可参见申请人的在先申请，利用独居石尾渣生产的负氧离子粉的制备方法可按照如下进行：

利用独居石尾渣生产负氧离子粉的方法，包括如下步骤：

步骤一、原料准备及预处理：将独居石尾渣烘干、破碎过200目筛，200目以下的粗物料需进一步破碎直至全部过筛，得破碎料，烘干时温度必须控制在400℃以内，否则对终端产品性能会有很大影响；

步骤二、化学处理：

a.取步骤一所得破碎料加入反应容器中，加入质量浓度为15％的稀盐酸进行酸解，加入的稀盐酸与破碎料的质量比为1:1，搅拌反应7h，反应结束后，用氨水调节pH＝3.5，搅拌均匀后静置，虹吸出上层清液，将下层浆料进行固液分离，所得固体为低白度独居石尾渣料，所得滤液及虹吸清液备用；

b.在步骤a所得滤液及虹吸清液中加入碳酸氢钠，直至滤液及虹吸清液中不再有沉淀析出为止，然后分别进行固液分离，所得固体为高白度稀土碳酸盐，所得滤液进行后处理后循环使用；

步骤三、改性处理：

c.将步骤a得到的低白度独居石尾渣料与步骤b得到的高白度稀土碳酸盐分别加水研磨，研磨时加入的物料和水的质量比为1:0.5，研磨过程中均加入聚丙烯酸钠盐(加入量为研磨时物料质量的0.2％)进行分散，研磨至物料粒度分布中D98小于4μm，分别得到低白度独居石尾渣分散料浆和高白度稀土碳酸盐分散料浆；

d.在步骤c得到的低白度独居石尾渣分散料浆和高白度稀土碳酸盐分散料浆中分别加入硬脂酸和硅油按质量比为2.3:1的混合物，加入的表面活性剂的量为料浆质量的0.1％，搅拌分散，分别得改性低白度独居石尾渣分散料浆和改性高白度稀土碳酸盐分散料浆；

步骤四、钡盐原料准备：

e.将重晶石粉先采用球磨机粗磨至物料粒度分布中D98小于5μm，再采用纳米砂磨机精磨至物料粒度分布中D98小于1μm，研磨时物料和水的质量比为1:0.5，，得钡盐浆料；

f.将钡盐浆料进行分散，具体为：将钡盐浆料抽至容器中，加入钡盐浆料总质量0.2％的聚丙烯酸钠盐进行分散，得钡盐分散浆料；

g.将钡盐分散浆料进行表面活性处理，具体为：在钡盐分散浆料中依次加入钡盐分散浆料总质量0.1的硬脂酸、0.1％的粉体表面改性剂AD8029，持续搅拌分散及改性，得钡盐物料；

步骤五、复合：

h.将步骤d制得的改性高白度稀土碳酸盐分散料浆和步骤四制得的钡盐物料混合，置于改性设备中进行包覆改性，得高白度负氧离子粉浆料半成品；

i.将步骤d制得的改性低白度独居石尾渣分散料浆和步骤四制得的钡盐物料混合，置于改性设备中进行包覆改性，得低白度负氧离子粉浆料半成品；

步骤六、烘干：将所得高白度负氧离子粉浆料半成品和低白度负氧离子粉浆料半成品分别用闪蒸干燥器进行烘干，产品经打散设备打散后进行包装，分别得高白度负氧离子粉和低白度负氧离子粉。

利用独居石生产的负氧离子粉的制备方法可按照如下进行：

利用独居石生产负氧离子粉的方法，包括如下步骤：

步骤一、独居石料准备及预处理：将独居石料加水用球磨机研磨至物料粒度分布中D98小于4μm，研磨时物料和水的质量比为1:0.5，再加入分散剂进行分散，加入的分散剂与独居石料的质量比为1:0.008，得独居石分散料，在独居石分散料中加入表面活性剂，搅拌分散，得改性独居石分散料浆；其中独居石分散料与表面活性剂的质量比为1:0.008；所述表面活性剂为硬脂酸和硅油按质量比为2～3:1的混合物；

步骤二、电气石料的准备及改性处理：将电气石料加水研磨至物料粒度分布中D98小于4μm，研磨时物料和水的质量比为1:0.5，再加入分散剂进行分散，加入的分散剂与物料的质量比为1:0.008，得分散料浆，在分散料浆中加入表面活性剂，搅拌分散，得改性分散料浆；其中分散料浆与表面活性剂的质量比为1:0.008；所述表面活性剂为硬脂酸和硅油按质量比为2.2:1的混合物；

步骤三、钡盐原料准备：

a.将天然碳酸钡原矿进行湿法研磨，先采用球磨机粗磨至物料粒度分布中D98小于5μm，再采用纳米砂磨机精磨至物料粒度分布中D98小于1μm，研磨时物料和水的质量比为1:0.5，得钡盐浆料；

b.将钡盐浆料进行分散，具体为：将钡盐浆料抽至容器中，加入钡盐浆料总质量0.32％的聚丙烯酸钠盐进行分散，得钡盐分散浆料；

c.将钡盐分散浆料进行表面活性处理，具体为：在钡盐分散浆料中依次加入钡盐分散浆料总质量0.18％的硬脂酸、0.18％的粉体表面改性剂AD8029，持续搅拌分散及改性，得钡盐物料；

步骤四、复合：

d：将步骤一得到的改性独居石分散料浆和步骤二得到的改性分散料浆按照质量比3:2混合后置于改性设备中复合，得半成品浆料；

e：将步骤d得到的半成品浆料与步骤三得到的钡盐物料按照质量比1:1混合后得混合料，将混合料置于改性设备中进行复合包覆，若复合过程中产生气泡，则需加入消泡剂，加入的消泡剂与混合料的质量比为0.002:1，得负氧离子粉浆料；

步骤五、干燥：将步骤四得到的负氧离子粉浆料用闪蒸干燥器烘干，再经打散，即得所述负氧离子粉。

实施例1

负氧离子玻璃钢抗菌管道，包括内衬层、包覆在内衬层外部的结构层和包覆在结构层外部的外保护层，所述结构层包括内缠绕层、树脂夹砂层和外缠绕层；

内衬层由内至外依次包括内表面层和短切纤维织物增强层，所述内表面层为复合树脂层，所述复合树脂由间苯型不饱和聚酯树脂、负氧离子粉、促进剂环烷酸钴和固化剂过氧化甲乙酮制得，所述间苯型不饱和聚酯树脂、促进剂、固化剂和负氧离子粉(利用独居石生产的负氧离子粉)的质量比为100：0.2：2：3；所述短切纤维织物增强层由内至外依次为表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，所述无碱玻璃表面毡的规格为30g/m²，所述无碱玻璃表面毡表面的复合树脂的喷涂量为280g/m²，所述无碱玻璃针织毡的规格为450g/m²，所述无碱玻璃针织毡表面的复合树脂的喷涂量为180g/m²，所述网格布的规格为50g/m²，所述内表面层和短切纤维织物增强层固化后形成内衬层，所述内衬层的厚度为1.5mm；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱(浸润的结构树脂的质量为无碱缠绕纱的35％)缠绕在内衬层外部形成内缠绕层，所述内缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行，所述无碱缠绕纱为2400TEX无碱玻璃纤维直接无捻粗纱；

树脂夹砂层包括石英砂和结构树脂，所述石英砂和结构树脂的质量比为4:1，所述石英砂的粒径为20～90目；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱同步缠绕在树脂夹砂层外形成外缠绕层，所述外缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行；

外缠绕层外涂覆结构树脂(涂覆量为250g/m²)形成外保护层，外保护层的厚度为0.25mm；

所述结构树脂为邻苯型不饱和聚酯树脂，所述结构层的厚度为3.85mm，

本实施例所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道的制备方法，包括如下步骤：

内衬层制作：

按照配比，先将促进剂环烷酸钴加入间苯型不饱和聚酯树脂中，搅拌均匀，按照比例添加负氧离子粉，搅拌20min后，再加入固化剂过氧化甲乙酮搅拌均匀，即得复合树脂；

将复合树脂分别喷涂至无碱玻璃表面毡、无碱玻璃针织毡表面；

将复合树脂喷涂在模具表面，喷涂量为180g/m²，由内至外依次包裹表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，赶除气泡后，内衬层完成；

结构层制作：

待内衬层固化后，将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在内衬层外部，形成内缠绕层；

将石英砂和结构树脂按照所述质量比例搅拌均匀，经过挤压形成相应厚度的砂带，经输送装置，用兜砂布环形包覆加入到管道外，并用气动压辊压平，直至所需夹砂层厚度后分离夹砂设备，形成树脂夹砂层；

将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在树脂夹砂层外，形成外缠绕层；

保护层制作：

在外缠绕层外涂覆结构树脂，形成外保护层，管道的插口毛坯随缠绕同步制作，一体成型；

修整脱模：待管道的巴氏硬度大于40时，用对应管道规格的金刚砂磨刀，精确控制修整出双“O”型槽，并在其表面按规定方向均匀涂上0.5mm厚的高断裂延伸率的界面封闭树脂(P65-901#树脂)，同时切掉承口毛坯；待双“O”型槽上的树脂固化后，用液压脱模机将管道和模具分离，并在其管道相应部分按要求作好标识，即得所述负氧离子玻璃钢抗菌管道。

实施例2

负氧离子玻璃钢抗菌管道，包括内衬层、包覆在内衬层外部的结构层和包覆在结构层外部的外保护层，所述结构层包括内缠绕层、树脂夹砂层和外缠绕层；

内衬层由内至外依次包括内表面层和短切纤维织物增强层，所述内表面层为复合树脂层，所述复合树脂由间苯型不饱和聚酯树脂、负氧离子粉、促进剂环烷酸钴和固化剂过氧化甲乙酮制得，所述间苯型不饱和聚酯树脂、促进剂、固化剂和负氧离子粉(利用独居石生产的负氧离子粉)的质量比为100：0.2：2：1；所述短切纤维织物增强层由内至外依次为表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，所述无碱玻璃表面毡的规格为30g/m²，所述无碱玻璃表面毡表面的复合树脂的喷涂量为280g/m²，所述无碱玻璃针织毡的规格为450g/m²，所述无碱玻璃针织毡表面的复合树脂的喷涂量为180g/m²，所述网格布的规格为50g/m²，所述内表面层和短切纤维织物增强层固化后形成内衬层，所述内衬层的厚度为1.5mm；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱(浸润的结构树脂的质量为无碱缠绕纱的30％)缠绕在内衬层外部形成内缠绕层，所述内缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行，所述无碱缠绕纱为2400TEX无碱玻璃纤维直接无捻粗纱；

树脂夹砂层包括石英砂和结构树脂，所述石英砂和结构树脂的质量比为4:1，所述石英砂的粒径为20～90目；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱同步缠绕在树脂夹砂层外形成外缠绕层，所述外缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行；

外缠绕层外涂覆结构树脂(涂覆量为250g/m²)形成外保护层，外保护层的厚度为0.25mm；

所述结构树脂为邻苯型不饱和聚酯树脂，所述结构层的厚度为5.65mm，

本实施例所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道的制备方法，包括如下步骤：

内衬层制作：

按照配比，先将促进剂环烷酸钴加入间苯型不饱和聚酯树脂中，搅拌均匀，按照比例添加负氧离子粉，搅拌15min后，再加入固化剂过氧化甲乙酮搅拌均匀，即得复合树脂；

将复合树脂分别喷涂至无碱玻璃表面毡、无碱玻璃针织毡表面；

将复合树脂喷涂在模具表面，喷涂量为180g/m²，由内至外依次包裹表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，赶除气泡后，内衬层完成；

结构层制作：

待内衬层固化后，将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在内衬层外部，形成内缠绕层；

将石英砂和结构树脂按照所述质量比例搅拌均匀，经过挤压形成相应厚度的砂带，经输送装置，用兜砂布环形包覆加入到管道外，并用气动压辊压平，直至所需夹砂层厚度后分离夹砂设备，形成树脂夹砂层；

将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在树脂夹砂层外，形成外缠绕层；

保护层制作：

在外缠绕层外涂覆结构树脂，形成外保护层，管道的插口毛坯随缠绕同步制作，一体成型；

修整脱模：待管道的巴氏硬度大于40时，用对应管道规格的金刚砂磨刀，精确控制修整出双“O”型槽，并在其表面按规定方向均匀涂上0.5mm厚的高断裂延伸率的界面封闭树脂(P65-901#树脂)，同时切掉承口毛坯；待双“O”型槽上的树脂固化后，用液压脱模机将管道和模具分离，并在其管道相应部分按要求作好标识，即得所述负氧离子玻璃钢抗菌管道。

实施例3

负氧离子玻璃钢抗菌管道，包括内衬层、包覆在内衬层外部的结构层和包覆在结构层外部的外保护层，所述结构层包括内缠绕层、树脂夹砂层和外缠绕层；

内衬层由内至外依次包括内表面层和短切纤维织物增强层，所述内表面层为复合树脂层，所述复合树脂由间苯型不饱和聚酯树脂、负氧离子粉、促进剂环烷酸钴和固化剂过氧化甲乙酮制得，所述间苯型不饱和聚酯树脂、促进剂、固化剂和负氧离子粉(利用独居石生产的负氧离子粉)的质量比为100：0.2：2：4；所述短切纤维织物增强层由内至外依次为表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，所述无碱玻璃表面毡的规格为30g/m²，所述无碱玻璃表面毡表面的复合树脂的喷涂量为280g/m²，所述无碱玻璃针织毡的规格为450g/m²，所述无碱玻璃针织毡表面的复合树脂的喷涂量为180g/m²，所述网格布的规格为50g/m²，所述内表面层和短切纤维织物增强层固化后形成内衬层，所述内衬层的厚度为1.5mm；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱(浸润的结构树脂的质量为无碱缠绕纱的40％)缠绕在内衬层外部形成内缠绕层，所述内缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行，所述无碱缠绕纱为2400TEX无碱玻璃纤维直接无捻粗纱；

树脂夹砂层包括石英砂和结构树脂，所述石英砂和结构树脂的质量比为4:1，所述石英砂的粒径为20～90目；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱同步缠绕在树脂夹砂层外形成外缠绕层，所述外缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行；

外缠绕层外涂覆结构树脂(涂覆量为250g/m²)形成外保护层，外保护层的厚度为0.25mm；

所述结构树脂为邻苯型不饱和聚酯树脂，所述结构层的厚度为7.45mm，

本实施例所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道的制备方法，包括如下步骤：

内衬层制作：

按照配比，先将促进剂环烷酸钴加入间苯型不饱和聚酯树脂中，搅拌均匀，按照比例添加负氧离子粉，搅拌25min后，再加入固化剂过氧化甲乙酮搅拌均匀，即得复合树脂；

将复合树脂分别喷涂至无碱玻璃表面毡、无碱玻璃针织毡表面；

将复合树脂喷涂在模具表面，喷涂量为180g/m²，由内至外依次包裹表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，赶除气泡后，内衬层完成；

结构层制作：

待内衬层固化后，将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在内衬层外部，形成内缠绕层；

将石英砂和结构树脂按照所述质量比例搅拌均匀，经过挤压形成相应厚度的砂带，经输送装置，用兜砂布环形加入到管道外，并用气动压辊压平，直至所需夹砂层厚度后分离夹砂设备，形成树脂夹砂层；

将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在树脂夹砂层外，形成外缠绕层；

保护层制作：

在外缠绕层外涂覆结构树脂，形成外保护层，管道的插口毛坯随缠绕同步制作，一体成型；

修整脱模：待管道的巴氏硬度大于40时，用对应管道规格的金刚砂磨刀，精确控制修整出双“O”型槽，并在其表面按规定方向均匀涂上0.5mm厚的高断裂延伸率的界面封闭树脂(P65-901#树脂)，同时切掉承口毛坯；待双“O”型槽上的树脂固化后，用液压脱模机将管道和模具分离，并在其管道相应部分按要求作好标识，即得所述负氧离子玻璃钢抗菌管道。

实施例4

负氧离子玻璃钢抗菌管道，包括内衬层、包覆在内衬层外部的结构层和包覆在结构层外部的外保护层，所述结构层包括内缠绕层、树脂夹砂层和外缠绕层；

内衬层由内至外依次包括内表面层和短切纤维织物增强层，所述内表面层为复合树脂层，所述复合树脂由间苯型不饱和聚酯树脂、负氧离子粉、促进剂环烷酸钴和固化剂过氧化甲乙酮制得，所述间苯型不饱和聚酯树脂、促进剂、固化剂和负氧离子粉(利用独居石尾渣生产的负氧离子粉)的质量比为100：0.2：2：0.3；所述短切纤维织物增强层由内至外依次为表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，所述无碱玻璃表面毡的规格为30g/m²，所述无碱玻璃表面毡表面的复合树脂的喷涂量为280g/m²，所述无碱玻璃针织毡的规格为450g/m²，所述无碱玻璃针织毡表面的复合树脂的喷涂量为180g/m²，所述网格布的规格为50g/m²，所述内表面层和短切纤维织物增强层固化后形成内衬层，所述内衬层的厚度为1.5mm；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱(浸润的结构树脂的质量为无碱缠绕纱的40％)缠绕在内衬层外部形成内缠绕层，所述内缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行，所述无碱缠绕纱为2400TEX无碱玻璃纤维直接无捻粗纱；

树脂夹砂层包括石英砂和结构树脂，所述石英砂和结构树脂的质量比为4:1，所述石英砂的粒径为20～90目；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱同步缠绕在树脂夹砂层外形成外缠绕层，所述外缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行；

外缠绕层外涂覆结构树脂(涂覆量为250g/m²)形成外保护层，外保护层的厚度为0.25mm；

所述结构树脂为邻苯型不饱和聚酯树脂，所述结构层的厚度为9.35mm，

本实施例所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道的制备方法，包括如下步骤：

内衬层制作：

按照配比，先将促进剂环烷酸钴加入间苯型不饱和聚酯树脂中，搅拌均匀，按照比例添加负氧离子粉，搅拌30min后，再加入固化剂过氧化甲乙酮搅拌均匀，即得复合树脂；

将复合树脂分别喷涂至无碱玻璃表面毡、无碱玻璃针织毡表面；

将复合树脂喷涂在模具表面，喷涂量为180g/m²，由内至外依次包裹表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，赶除气泡后，内衬层完成；

结构层制作：

待内衬层固化后，将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在内衬层外部，形成内缠绕层；

将石英砂和结构树脂按照所述质量比例搅拌均匀，经过挤压形成相应厚度的砂带，经输送装置，用兜砂布环形加入到管道外，并用气动压辊压平，直至所需夹砂层厚度后分离夹砂设备，形成树脂夹砂层；

将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在树脂夹砂层外，形成外缠绕层；

保护层制作：

在外缠绕层外涂覆结构树脂，形成外保护层，管道的插口毛坯随缠绕同步制作，一体成型；

修整脱模：待管道的巴氏硬度大于40时，用对应管道规格的金刚砂磨刀，精确控制修整出双“O”型槽，并在其表面按规定方向均匀涂上0.5mm厚的高断裂延伸率的界面封闭树脂(P65-901#树脂)，同时切掉承口多余毛坯；待双“O”型槽上的树脂固化后，用液压脱模机将管道和模具分离，并在其管道相应部分按要求作好标识，即得所述负氧离子玻璃钢抗菌管道。

实施例5

与实施例1的区别仅在于负氧离子粉采用的是利用独居石尾渣生产的负氧离子粉。

实施例6

与实施例5的区别仅在于负氧离子粉的添加量为间苯型不饱和聚酯树脂的1％。

实施例7

与实施例5的区别仅在于负氧离子粉的添加量为间苯型不饱和聚酯树脂的2％。

实施例8

与实施例5的区别仅在于负氧离子粉的添加量为间苯型不饱和聚酯树脂的3％。

实施例9

与实施例5的区别仅在于负氧离子粉的添加量为间苯型不饱和聚酯树脂的0.3％。

实施例10

与实施例3的区别仅在于负氧离子粉的添加量为间苯型不饱和聚酯树脂的3％。

实施例11

与实施例3的区别仅在于负氧离子粉的添加量为间苯型不饱和聚酯树脂的2％。

实施例12

与实施例3的区别仅在于未添加负氧离子粉。

对按照上述实施例1至12所述参数所制得的负氧离子玻璃钢抗菌管道进行静态负离子检测和动态负离子检测，结果见下表1：

检测仪器：静态负离子检测仪器：COM-3010PRO负离子检测仪(COM SYSTEM,INC.)，动态负离子检测仪器：IMH01型空气负离子检测仪(北京东创旭新测控技术有限公司)。

检测依据：空气负离子测量仪通用规范GB/T 18809-2002

负离子功能建筑室内装饰材料JC/T2040-2010

材料负离子发生量的测试方法JC/T1016-2006

空气中负离子密度测试方法(日本)JIS B9929-2006。

表2实施例1至12所得负氧离子玻璃钢抗菌管道的测试结果

注：“－－”代表未进行测试，60×60mm的切片由于规格偏小，自测时空气中负离子含量波动过大，故60×60mm的切片没有进行空气中负离子含量的测定。

由上表可见，实施例1、2、5制得的负氧离子玻璃钢抗菌管道均具有良好的释放负氧离子的效果，因此本申请成功地将负氧离子粉将应用在了玻璃钢管道中，且赋予了玻璃钢管道良好的玻璃钢抗菌管道。

对本发明实施例2制得的负氧离子玻璃钢抗菌管道进行抗菌性能检测：样品送至广东省微生物分析检测中心进行抗菌性检测，送检样品数量为6块，样品规格为60×60×10mm，样品状态和特性为片状，检测依据GB/T 21866-2008，结果如下表2所示：

表3实施例1制得的负氧离子玻璃钢抗菌管道的进行抗菌性能检测结果

由上表可见，本发明制得的负氧离子玻璃钢抗菌管道具有良好的抗菌性能。

用按照本发明实施例4所述参数制得的负氧离子玻璃钢抗菌管道盛装污水，送样时，用未添加负氧离子粉的普通玻璃钢管道作为对照样，送样管道直径300mm，长度800mm，管道内盛装的水量相同，且送样时样品完好，浑浊、有臭味、呈微黄色，检测方法和涉及的检测仪器如下表4所示：

表4检测方法和检测仪器

检测结果如下表5所示：

表5检测结果

对按照实施例1至5所述参数制得的玻璃钢管道浇注体进行拉伸性能试验，执行标准：GB/T 2568-1995，表1中试样标距：50mm，试样宽度9.46mm，试样厚度4.88mm；表2中试样标距：50mm，试样宽度9.48mm，试样厚度4.58mm。

结果如表6、表7、图1和图2所示：

表6拉伸性能测试结果

表7拉伸性能测试结果

可见，本申请制得的负氧离子玻璃钢抗菌管道具有较好的拉伸性能。

对按照上述实施例2所述参数制得的负氧离子玻璃钢抗菌管道进行玻璃钢管道磨损模拟试验，以测定玻璃钢管道的耐磨性能，结果如下表8所示：

试验模拟介质：浑水。

固体成分：粒度≤20目，含砂量12％(重量比)。

试验在一圆筒形容器内进行，容器壁上固定有从所述玻璃钢管道上截取的小试样，然后在容器内设置一搅拌桨，搅拌桨通过电机(减速机)带动作旋转运动，水及固体颗粒介质在搅拌桨作用下也作旋转运动，相对于玻璃钢试样，固体颗粒则作直线运动(与管道输送介质运行状况相当)，运转速度V＝4.2m/s。数据采集按时间段分段进行，以下为试验测定数据：

表8厚度磨损量时间表

数值拟合曲线如图3所示：

采用最小二乘法外推磨损量计算公式为

y＝0.0004x+1.5474，x为管道运行时间

结合实际情况，若管道直径：DN900，管内介质流速：2.5～3.0m/s，最大不超过4.0m/s。

介质成分：内含粒径1mm～3mm的砂子，含量最大不超过每立方米10Kg，且一年中只有一个月有此浑水。

上述实际情况无论介质流速还是固体颗粒物含量，都比模拟试验设置参数低得多，且该管道运行时一年中只有一个月输送浑水中才有固体颗粒物存在，也就是说明50年中实际有固体颗粒物的时间累计只有50×30×24＝36000小时，代入上述磨损量计算公式，实际磨损量为

y＝0.0004×36000+1.5474＝15.95×10^-3cm

＝0.16mm

而本申请的玻璃钢管道内衬层设计厚度为1.5mm，因此，本申请制作的玻璃钢管道可以达到预期的设计寿命50年，能满足工程实际需要。

以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.负氧离子玻璃钢抗菌管道，其特征在于，包括内衬层、包覆在内衬层外部的结构层和包覆在结构层外部的外保护层，所述结构层包括内缠绕层、树脂夹砂层和外缠绕层；

内衬层由内至外依次包括内表面层和短切纤维织物增强层，所述内表面层为复合树脂层，所述复合树脂由内衬树脂、负氧离子粉、促进剂和固化剂制得；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在内衬层外部形成内缠绕层；

树脂夹砂层包括石英砂和结构树脂；

浸润有结构树脂的无碱缠绕纱同步缠绕在树脂夹砂层外形成外缠绕层；

外缠绕层外涂覆结构树脂形成外保护层。

2.根据权利要求1所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道，其特征在于，所述内衬树脂、促进剂、固化剂和负氧离子粉的质量比为100：0.2：2：0.3~4，所述内衬树脂为间苯型不饱和聚酯树脂，所述结构树脂为邻苯型不饱和聚酯树脂；

所述短切纤维织物增强层由内至外依次为表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，所述内表面层和短切纤维织物增强固化后形成内衬层。

3.根据权利要求2所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道，其特征在于，所述无碱玻璃表面毡的规格为30g/ m²，所述无碱玻璃表面毡表面的复合树脂的喷涂量为280g/ m²，所述无碱玻璃针织毡的规格为450g/m²，所述无碱玻璃针织毡表面的复合树脂的喷涂量为180g/ m²，所述网格布的规格为50g/ m²。

4.根据权利要求2所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道，其特征在于，所述促进剂为环烷酸钴，所述固化剂为过氧化甲乙酮。

5.根据权利要求2所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道，其特征在于，所述邻苯型不饱和聚酯树脂25℃时的粘度为400~550mPa﹒ s；所述浸润有结构树脂的无碱缠绕纱中浸润的结构树脂的质量为无碱缠绕纱的30-40%。

6.根据权利要求1所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道，其特征在于，所述内缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行，所述外缠绕层的缠绕方式为85°环向缠绕与57.52°交叉缠绕交替进行，所述无碱缠绕纱为2400TEX无碱玻璃纤维直接无捻粗纱；

所述石英砂和结构树脂的质量比为4:1，所述石英砂的粒径为20~90目。

7.根据权利要求1所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道，其特征在于，所述外缠绕层外涂覆的结构树脂的涂覆量为100~250 g/m²。

8.根据权利要求1所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道，其特征在于，所述内衬层的厚度为1.5mm，所述结构层的厚度为3.85~9.35mm，所述外保护层的厚度为0.25mm。

9.权利要求2所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

内衬层制作：

按照配比，将负氧离子粉添加至内衬树脂中，充分搅拌，得复合树脂；

将复合树脂分别喷涂至无碱玻璃表面毡、无碱玻璃针织毡表面；

将复合树脂喷涂在模具表面，喷涂量为150-200g/m²，由内至外依次包裹表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃表面毡、表面喷涂有复合树脂的无碱玻璃针织毡、网格布，赶除气泡后，内衬层完成；

结构层制作：

待内衬层固化后，将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在内衬层外部，形成内缠绕层；

将石英砂和结构树脂搅拌均匀，经过挤压形成相应厚度的砂带，经输送装置，用兜砂布环形包覆加入到管道外，并压平，直至所需夹砂层厚度后，分离开夹砂设备，形成树脂夹砂层；

将浸润有结构树脂的无碱缠绕纱缠绕在树脂夹砂层外，形成外缠绕层；

保护层制作：

在外缠绕层外涂覆结构树脂，形成外保护层，管道的插口毛坯随缠绕同步制作，一体成型；

修整脱模：待管道的巴氏硬度大于40时，用对应管道规格的金刚砂磨刀，精确控制修整出双“O”型槽，并在其表面按规定方向均匀涂上0.5mm厚的界面封闭树脂，同时切掉承口多余毛坯；待双“O”型槽上的树脂固化后，用液压脱模机将管道和模具分离，并在其管道相应部分按要求作好标识，即得所述负氧离子玻璃钢抗菌管道。

10.根据权利要求9所述的负氧离子玻璃钢抗菌管道的制备方法，其特征在于，所述复合树脂的制备方法具体如下：

按照所述配比，先将促进剂加入内衬树脂中，高速搅拌均匀，按照比例添加负氧离子粉，高速搅拌25-35min后，再加入固化剂搅拌均匀，即得所述复合树脂；

所述负氧离子粉为利用独居石尾渣生产的负氧离子粉或利用独居石生产的负氧离子粉；

所述界面封闭树脂为P65-901#树脂。