CN110172195B - 一种内衬pe玻璃钢管的配方 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内衬PE玻璃钢管的配方，其包括PE组分及玻璃钢组分，所述PE组分包括以下质量份数的组分：PE 30～40份以及用于提高PE熔点的助剂20～30份；所述玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：不饱和树脂25～35份、玻璃纤维65～75份、固化剂1～3份、促进剂2～4份、稀释剂5～7份以及增韧剂2～5份；所述助剂至少包括滑石粉、石灰粉、石英粉、氧化镁、氧化铝以及二氧化锆中的一种；所述固化剂为过氧化环己酮，所述促进剂为异辛酸钴，所述稀释剂为丙酮、苯乙烯以及无水乙醇中的任意一种。本发明通过提高PE组分的熔化温度、降低玻璃钢组分的固化温度及软化点，制备出内衬PE玻璃钢管。

Description

一种内衬PE玻璃钢管的配方
技术领域
本发明涉及玻璃钢管的技术领域，尤其是涉及一种内衬PE玻璃钢管的配方。
背景技术
玻璃钢管也称玻璃纤维缠绕夹砂管，主要以玻璃纤维及其制品为增强塑料，以高分子成分的不饱和聚酯树脂、环氧树脂等为基本原料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填充作为主要原料制成。玻璃钢管以其独具的强耐腐蚀性能、内表面光滑、输送能耗低、使用寿命长、运输安装方便、综合造价低等诸多优势在石油、电力、化工、造纸、城市给排水、工厂污水处理、海水淡化、煤气输送等行业取得了广泛的应用。
尽管玻璃钢管具有这么多优异的性能，但是玻璃钢管的卫生性差，管道内通水时，玻璃纤维进入水中，污染水质；玻璃钢管锯断时，端面没有内衬层保护也会污染水质，影响健康。因此，会根据输送流体的不同需要，利用不同性质的材料做管道内壁，使管道的耐久性、流体的纯净性、管道铺设的适应性等性能大大提高，增加玻璃管道的适用范围。
PE(聚乙烯)具有强度高、耐环境应力开裂性能优良、耐腐蚀、良好的耐候性、抗低温性能好等优点，另外PE原料只含有碳、氢两种元素，对人体无害，因此玻璃钢管可选用PE作为内衬。一般内衬玻璃钢管的制备方法包括两种，第一种制备方法为将玻璃钢管外套在内衬管上，制备成型后的两种管道再进行粘合，一方面制备成本高，操作麻烦，另一方面也容易导致两种管道之间的粘接效果差；第二种制备方法为将内衬管与玻璃钢管采用共挤出方式加工成型，此种方法成本低且两种管道之间的粘接效果好。但是内衬PE玻璃钢管，因为PE的熔化温度在132～135℃，玻璃钢的软化温度一般高于PE的熔化温度，会导致共挤出过程中PE熔化，无法制备出内衬PE玻璃钢管。
发明内容
本发明的目的是提供一种内衬PE玻璃钢管的配方,能够提高PE组分的熔化温度、降低玻璃钢组分的固化温度及软化点，通过共挤出方式即可制备出内衬PE玻璃钢管，制备成本低，操作简单。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种内衬PE玻璃钢管的配方,包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：PE 30～40份以及用于提高PE熔点的助剂20～30份；所述玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：不饱和树脂25～35份、玻璃纤维65～75份、固化剂1～3份、促进剂2～4份、稀释剂5～7份以及增韧剂2～5份。
通过采用上述技术方案，加入的助剂有利于提高PE的熔点，不饱和树脂向其中加入固化剂和促进剂后，在常温下就可交联固化，所需要的固化温度不高，因此无需额外提供热量。不饱和树脂的固化过程包括经过固化剂的链引发阶段、链增长阶段及共聚到一定程度后的链终止阶段，不饱和树脂交联固化属于放热反应，反应过程会放出热量，放热峰温度在140～200℃，不饱和树脂热变形温度一般在50～60℃。共挤出成型过程中，一方面因为PE的熔点升高，另一方面因为制备出的玻璃钢软化点低且在常温下即可固化，因此，共挤出过程，PE不会熔化，能够制备出内衬PE玻璃钢管。
本发明的进一步设置为：所述助剂至少包括滑石粉、石灰粉、石英粉、氧化镁、氧化铝以及二氧化锆中的一种。
通过采用上述技术方案，滑石粉的主要成分是含水硅酸镁，硅酸镁的熔点是1890℃；石灰粉的主要成分是碳酸钙，碳酸钙的熔点是1339℃；石英粉的主要成分是二氧化硅，二氧化硅的熔点是1650℃；氧化镁熔点为2852℃，氧化铝的熔点为2054℃，二氧化锆的熔点为2700℃。加入这些助剂均可以提高PE的熔点，共挤出成型时，PE不会熔化，但是会降低PE的力学性能。滑石粉、石灰粉、石英粉、氧化镁、氧化铝以及二氧化锆，均可以起到一定增强作用，提高PE的刚度、高温抗蠕变以及耐热等性能，能够提高PE的拉伸强度及抗冲击强度。
本发明的进一步设置为：所述固化剂为过氧化环己酮。
通过采用上述技术方案，利用过氧化环己酮中的过氧基团作为活性自由基来引发不饱和树脂发生固化反应。
本发明的进一步设置为：所述促进剂为异辛酸钴。
通过采用上述技术方案，现有技术中不饱和树脂的促进剂大多选择环烷酸钴，但环烷酸钴的粘度大、颜色深、杂质多、质量不稳定。异辛酸钴粘度小、颜色浅、钴含量高，几乎无杂质，产品质量稳定且力学性能较好。
本发明的进一步设置为：所述稀释剂为丙酮、苯乙烯以及无水乙醇中的任意一种。
通过采用上述技术方案，玻璃钢属于热固性树脂，加入丙酮、苯乙烯或无水乙醇作为稀释剂是为了降低玻璃钢组分中的粘度，另外丙酮、苯乙烯以及无水乙醇的价格低廉，从而能够降低加工成本。
本发明的进一步设置为：所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯以及聚乙烯醇缩丁醛中的任意一种。
通过采用上述技术方案，邻苯二甲酸二丁酯的稳定性、耐挠曲性、粘着性和防水性皆优，加入到玻璃钢组分中，能够提高玻璃钢的韧性。聚乙烯醇缩丁醛属于热塑性树脂，具有优良的柔软性和挠曲性，加入到玻璃钢组分中，能够提高玻璃钢的韧性；另外聚乙烯醇缩丁醛中含有极性基团，与不饱和树脂有良好的粘结力。因此，加入邻苯二甲酸二丁酯或聚乙烯醇缩丁醛均能在一定程度上提高玻璃钢的韧性。
本发明的进一步设置为：内衬PE玻璃钢管的配方还包括10～20份胶合剂。
通过采用上述技术方案，为了避免内衬PE界面与玻璃钢管界面之间的粘合效果不好，加入能够与PE及玻璃钢均能亲和的胶合剂，提高PE界面与玻璃钢管界面之间的粘合性能。
本发明的进一步设置为：所述胶合剂为聚酰胺树脂。
通过采用上述技术方案，聚酰胺树脂中具有酰胺键(-CONH)，因氨基、羰基及酰胺基均为极性基团，因此使得聚酰胺树脂对于聚乙烯以及玻璃钢都具有较好的胶合性能。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.共挤出成型过程中，一方面因为PE的熔点升高，另一方面因为制备出的玻璃钢软化点低且在常温下即可固化，因此，共挤出过程，PE不会熔化，能够制备出内衬PE玻璃钢管；
2.加入的助剂不仅能够提高PE的熔点，而且可以提高PE的刚性、拉伸轻度、抗冲击强度等力学性能；
3.内衬PE玻璃钢管的配方还包括聚酰胺树脂，聚酰胺树脂中具有酰胺键(-CONH)，因氨基、羰基及酰胺基均为极性基团，因此使得聚酰胺树脂对于聚乙烯以及玻璃钢都具有较好的胶合性能。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的描述。
实施例1，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：30份PE以及20份滑石粉，再向PE组分中加入5份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：25份不饱和树脂、65份玻璃纤维、1份过氧化环己酮、2份异辛酸钴，5份丙酮、2份邻苯二甲酸二丁酯以及5份聚酰胺树脂。
实施例2，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：35份PE以及25份石灰粉，再向PE组分中加入7份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：30份不饱和树脂、70份玻璃纤维、2份过氧化环己酮、3份异辛酸钴，6份无水乙醇、3份聚乙烯醇缩丁醛以及8份聚酰胺树脂。
实施例3，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：40份PE以及30份石英粉，再向PE组分中加入10份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：35份不饱和树脂、75份玻璃纤维、3份过氧化环己酮、4份异辛酸钴，7份苯乙烯、5份聚乙烯醇缩丁醛以及10份聚酰胺树脂。
实施例4，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：30份PE以及30份氧化镁，再向PE组分中加入8份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：25份不饱和树脂、75份玻璃纤维、3份过氧化环己酮、3份异辛酸钴，6份丙酮、3份邻苯二甲酸二丁酯以及10份聚酰胺树脂。
实施例5，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：35份PE以及30份氧化铝，再向PE组分中加入6份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：35份不饱和树脂、65份玻璃纤维、2份过氧化环己酮、4份异辛酸钴，7份无水乙醇、3份聚乙烯醇缩丁醛以及9份聚酰胺树脂。
实施例6，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：40份PE以及20份氧化锆，再向PE组分中加入9份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：30份不饱和树脂、70份玻璃纤维、3份过氧化环己酮、3份异辛酸钴，6份无水乙醇、3份聚乙烯醇缩丁醛以及8份聚酰胺树脂。
实施例7，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：30份PE、10份滑石粉以及10份石灰粉，再向PE组分中加入5份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：25份不饱和树脂、70份玻璃纤维、3份过氧化环己酮、2份异辛酸钴，6份苯乙烯、5份聚乙烯醇缩丁醛以及10份聚酰胺树脂。
实施例8，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：35份PE、10份石灰粉以及15份氧化铝，再向PE组分中加入7份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：35份不饱和树脂、75份玻璃纤维、2份过氧化环己酮、2份异辛酸钴，7份丙酮、2份邻苯二甲酸二丁酯以及5份聚酰胺树脂。
实施例9，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：40份PE、15份氧化镁以及15份氧化锆，再向PE组分中加入8份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：35份不饱和树脂、65份玻璃纤维、2份过氧化环己酮、4份异辛酸钴，7份无水乙醇、2份聚乙烯醇缩丁醛以及8份聚酰胺树脂。
实施例10，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：30份PE、10份氧化镁以及10份氧化锆，再向PE组分中加入10份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：35份不饱和树脂、65份玻璃纤维、2份过氧化环己酮、3份异辛酸钴，6份苯乙烯、2份邻苯二甲酸二丁酯以及7份聚酰胺树脂。
实施例11，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：30份PE、10份滑石粉、10份石灰粉以及10份氧化锆，再向PE组分中加入7份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：25份不饱和树脂、75份玻璃纤维、3份过氧化环己酮、4份异辛酸钴，6份丙酮、4份邻苯二甲酸二丁酯以及8份聚酰胺树脂。
实施例12，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：35份PE、10份石英粉、10份氧化镁以及10份氧化铝，再向PE组分中加入8份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：35份不饱和树脂、65份玻璃纤维、2份过氧化环己酮、2份异辛酸钴，7份无水乙醇、4份聚乙烯醇缩丁醛以及5份聚酰胺树脂。
实施例13，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括以下质量份数的组分：40份PE、5份石英粉、10份石灰粉、5份氧化镁以及10份氧化锆，再向PE组分中加入8份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：35份不饱和树脂、70份玻璃纤维、1份过氧化环己酮、3份异辛酸钴，5份苯乙烯、3份聚乙烯醇缩丁醛以及10份聚酰胺树脂。
对比例1，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分仅包括30份PE，再向PE组分中加入10份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：25份不饱和树脂、70份玻璃纤维、3份过氧化环己酮、2份异辛酸钴，6份苯乙烯、5份聚乙烯醇缩丁醛以及10份聚酰胺树脂。
对比例2，一种内衬PE玻璃钢管的配方，包括PE组分及玻璃钢组分，PE组分包括30份PE、10份滑石粉以及10份石灰粉，再向PE组分中加入5份聚酰胺树脂；玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：25份环氧树脂、70份玻璃纤维、3份过氧化环己酮、2份异辛酸钴，6份苯乙烯、5份聚乙烯醇缩丁醛以及10份聚酰胺树脂。
对比例3，PE挤出成型制备出PE管作为内衬，玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：25份不饱和树脂、70份玻璃纤维、3份过氧化环己酮、2份异辛酸钴，6份苯乙烯、5份聚乙烯醇缩丁醛以及10份聚酰胺树脂，玻璃钢组分挤出成型制备出玻璃钢管。PE管与玻璃钢管通过粘合的方式加工成内衬PE玻璃钢管。
以上实施例1～实施例13，对比例1以及对比例2均采用以下共挤出工艺加工制备内衬PE玻璃钢管。
步骤1，设备检查正常后，将共挤机的机筒将至最低点，推至相应的位置，上好机头，升至合适的位置，与共挤模具连接；
步骤2，上述设备检查均属正常的情况下，开启共挤机电源，打开机筒、机头的加热开关，对机筒和机头进行升温；
步骤3，待机筒温度升至170℃，机头升至180℃后，扭紧共挤模具机头面板螺栓，并恒温15min；
步骤4，将PE组分和玻璃钢组分分别加入到不同的料斗中，然后经过不同的螺杆挤出机输送到共挤模具中挤出成型；
步骤5，将步骤4制备出的半软管进行冷却定型。
按照相同的共挤出工艺步骤，实施例1～实施例13均可以制备出内衬PE玻璃钢管。对比例1与实施例7相比，PE因熔点低而熔化，无法成型，只能制备出玻璃钢管，无法形成内衬PE玻璃钢管，说明实施例7中加入的滑石粉及石灰粉能够提高PE的熔点。对比例2与实施例7相比，区别在于将实施例7中的不饱和树脂换成环氧树脂，因为环氧树脂软化点高，需要升高机筒和机头的温度使环氧树脂软化，如此制备出的玻璃钢管内衬较软，很难成型。若不升高机筒和机头温度，则会使环氧树脂不能完全熔化，内衬PE管能够制备出，但是外管玻璃钢管的表面会凹凸不平且会影响玻璃钢管与PE之间的粘合。
以上实施例1～实施例13，对比例1～对比例3的力学性能均在德国Zwick材料试验机上进行，试验方法参照GB/T2570-1995树脂浇铸体弯曲性能试验方法。
表1不同实施例及对比例制备出的内衬PE玻璃钢管的力学性能
Figure BDA0002029888370000071
Figure BDA0002029888370000081
根据力学性能数据表明，实施例1～实施例13制备出的内衬PE玻璃钢管与对比例3相比，实施例13制备出的内衬PE玻璃钢管力学性能最好，因为内衬PE中添加的石英粉、石灰粉、氧化镁及氧化锆不仅能够增强PE熔点，成功制备出内衬PE玻璃钢管，石英粉及石灰粉还能够提高PE的刚性，氧化镁及氧化锆能够增强PE的拉伸强度，所以实施例13制备出的内衬PE玻璃钢管力学性能优于对比例3。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种内衬PE玻璃钢管，包括PE组分及玻璃钢组分，其特征在于：所述PE组分包括以下质量份数的组分：PE 30～40份以及用于提高PE熔点的助剂20～30份；所述玻璃钢组分包括以下质量份数的组分：不饱和树脂25～35份、玻璃纤维65～75份、固化剂1～3份、促进剂2～4份、稀释剂5～7份以及增韧剂2～5份；
所述助剂至少包括滑石粉、石灰粉、石英粉、氧化镁、氧化铝以及二氧化锆中的一种；
所述内衬PE玻璃钢管的制备方法为：
步骤1，设备检查正常后，将共挤机的机筒降至最低点，推至相应的位置，上好机头，升至合适的位置，与共挤模具连接；
步骤2，上述设备检查均属正常的情况下，开启共挤机电源，打开机筒、机头的加热开关，对机筒和机头进行升温；
步骤3，待机筒温度升至170℃，机头升至180℃后，扭紧共挤模具机头面板螺栓，并恒温15min；
步骤4，将PE组分和玻璃钢组分分别加入不同的料斗中，然后经过不同的螺杆挤出机输送到共挤模具中挤出成型；
步骤5，将步骤4制备出的半软管进行冷却定型，即得；
所述固化剂为过氧化环己酮；
所述促进剂为异辛酸钴；
所述稀释剂为丙酮、苯乙烯以及无水乙醇中的任意一种；
所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯以及聚乙烯醇缩丁醛中的任意一种；
内衬PE玻璃钢管的配方还包括10～20份胶合剂；
所述胶合剂为聚酰胺树脂。
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