專利名稱：一種納米改性玻璃鋼管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃鋼管道領(lǐng)域，特別地，涉及一種納米改性玻璃鋼管。
背景技術(shù)：
目前玻璃鋼夾砂管道夾砂層為樹脂砂漿層(石英砂與樹脂的混合物)，該層的作用是傳遞玻璃鋼管道內(nèi)層和外層的受力，提高了管道剛度，保證管道一定的剪切強(qiáng)度，避免產(chǎn)品撓曲性能檢驗(yàn)時(shí)發(fā)生分層現(xiàn)象?，F(xiàn)有的玻璃鋼夾砂管道通常采用石英砂與樹脂直接混合的方式來(lái)制得夾砂層，雖然在一定程度上提高了管道的性能，但在需要高壓縮強(qiáng)度以及壓縮韌度的場(chǎng)合，現(xiàn)有的夾砂管道仍然不能滿足要求，因而需要設(shè)計(jì)一種能夠滿足高壓縮強(qiáng)度以及壓縮韌度要求的夾砂管道。另外，改進(jìn)石英砂界面狀態(tài)的技術(shù)方法是對(duì)石英砂采用硅烷偶聯(lián)劑處理，即用水 溶解占比I %的硅烷偶聯(lián)劑，再與石英砂混合攪拌后烘干。采用偶聯(lián)劑處理的石英砂加工成的樹脂砂漿的壓縮強(qiáng)度比未處理的樹脂砂漿提高30%以上。但由于硅烷偶聯(lián)劑的價(jià)格昂貴，這大大增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，且不利于節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米改性玻璃鋼管，以提高管道的強(qiáng)度和韌度，能夠降低生產(chǎn)成本，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求，并且在夾砂層中為非良好石英砂級(jí)配或較低的樹脂含量的情況下，確保樹脂砂漿層的性能保證率，提高玻璃鋼夾砂管道的強(qiáng)度。本發(fā)明的目的可以采取以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)一種納米改性玻璃鋼管，由內(nèi)向外依次包括內(nèi)層、夾砂層以及外層，所述夾砂層通過以下步驟制得(I)將納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣與樹脂分散混合，得到改性樹脂基體，其中納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣的重量比為1-8% ；(2)將所述改性樹脂基體與石英砂進(jìn)行攪拌混合，其中，樹脂重量占總重量的15-18%。優(yōu)選地，所述步驟(I)中的分散混合包括以下步驟a、將納米二氧化硅和/或納米碳酸鈣與樹脂采用攪拌器進(jìn)行初步混合；b、將初步混合的混合物用真空攪拌器進(jìn)行二次分散。優(yōu)選地，所述納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣的粒徑小于50nm。優(yōu)選地，所述內(nèi)層包括由樹脂重量含量百分比為70-92%的表面氈和短切氈組成的內(nèi)襯層。優(yōu)選地，所述內(nèi)層還包括內(nèi)環(huán)向纏繞層，所述外層還包括外環(huán)向纏繞層，所述內(nèi)環(huán)向纏繞層以及所述外環(huán)向纏繞層均由玻璃纖維纏繞紗環(huán)向纏繞構(gòu)成，其中所述玻璃纖維纏繞紗中含有25-35%重量的樹脂。
優(yōu)選地，所述內(nèi)層還包括內(nèi)軸向纖維層，所述外層還包括外軸向纖維層，所述內(nèi)軸向纖維層以及所述外軸向纖維層均采用短切軸向纖維或纖維織物環(huán)向纏繞構(gòu)成，其中所述纖維織物中含有45-65%重量的樹脂。優(yōu)選地，所述石英砂的顆粒級(jí)配按以下配比粒徑范圍為10目-20目的石英砂顆粒，質(zhì)量占比為45% ；粒徑范圍為30目-60目的石英砂顆粒，質(zhì)量占比為15% ;粒徑范圍為70目-80目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為15% ；粒徑范圍大于90目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為25%。
由于本發(fā)明采用了上述的技術(shù)措施，使其對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)通過本發(fā)明中的納米材料混合分散技術(shù)，將1-8 %重量的雙組分納米材料均勻的混合到樹脂中，得到混合納米材料改性樹脂基體，再將該樹脂基體和石英砂進(jìn)行充分混合，形成夾砂層，可在非良好石英砂級(jí)配和較低的樹脂含量的情況下，達(dá)到較高的強(qiáng)度和韌度(最低值大于65Mpa，平均值大于75Mpa),并降低生產(chǎn)成本,達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求。


圖I是本發(fā)明納米改性玻璃鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案。本發(fā)明的納米改性玻璃鋼管由7層結(jié)構(gòu)組成，分別為內(nèi)襯層I、內(nèi)環(huán)向纏繞層2、內(nèi)軸向纖維層3、夾砂層4(即納米改性樹脂砂漿層)、外軸向纖維層5、外環(huán)向纏繞層6、外保護(hù)層7組成。其中，內(nèi)襯層I :該層的作用是保證納米改性玻璃鋼管在一定的壓力下能安全正常地輸送物料，使產(chǎn)品長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。該層由高樹脂含量(樹脂含量在70-92%重量)的表面氈和短切氈組成，具有耐磨、耐腐蝕、防滲漏等特點(diǎn)。內(nèi)環(huán)向纏繞層2和外環(huán)向纏繞層6 :這兩層為納米改性玻璃鋼管的承載層，它保證了管道的環(huán)向拉伸強(qiáng)度、環(huán)向彎曲強(qiáng)度及剛度。這兩層由高強(qiáng)度的玻璃纖維連續(xù)纏繞紗，采用環(huán)向纏繞的方式加工而成，其樹脂含量在25-35%重量之間。內(nèi)軸向纖維層3和外軸向纖維層5:這兩層為納米改性玻璃鋼管的承載層，它保證了管道的軸向拉伸強(qiáng)度及軸向剛度。這兩層由短切軸向纖維或軸向纖維織物，采用環(huán)向纏繞的方式加工而成，其樹脂含量在45-65%重量之間。夾砂層4 :該層為納米改性玻璃鋼管的承載層，設(shè)置在管道的中性層附近，主要作用提供管道的軸向壓縮強(qiáng)度及韌度。它和高強(qiáng)度的玻璃纖維層構(gòu)成三明治夾芯結(jié)構(gòu)，提升管道環(huán)向彎曲剛度，增加管道荷載能力。該層由1-8%重量的雙組分納米材料(經(jīng)表面處理的納米二氧化硅和納米活性碳酸鈣混合物)分散混合到樹脂中，得到混合納米材料改性樹脂基體，再將該樹脂基體和石英砂進(jìn)行強(qiáng)制攪拌混合而成，其樹脂含量在15-18%重量之間。外保護(hù)層7 :該層為納米改性玻璃鋼管的外防護(hù)層，具有良好的耐腐蝕、耐磨損性能。該層由純樹脂和高強(qiáng)度的短切纖維構(gòu)成，其樹脂含量在70-100%重量之間。
通過實(shí)驗(yàn)室研究試驗(yàn)顯示，采用高強(qiáng)度和高韌性的樹脂，比如環(huán)氧聚酰胺固化樹脂或者乙烯基脂樹脂，可以在15-18%的樹脂含量的情況下滿足通用石英砂級(jí)配(如20目-40目占比100% )的樹脂砂漿壓縮強(qiáng)度高于75Mpa，但主要存在的問題是上述樹脂價(jià)格高昂，且其均為高耐腐或者其他特殊要求的條件下才能應(yīng)用。通過對(duì)不同顆粒直徑的石英砂進(jìn)行不同比例的復(fù)配，說明石英砂的級(jí)配對(duì)壓縮強(qiáng)度的影響較大，良好級(jí)配的石英砂樹脂砂漿的強(qiáng)度比不良級(jí)配的石英砂樹脂砂漿的強(qiáng)度高出30%以上，試驗(yàn)結(jié)果顯示采用如下顆粒級(jí)配下的壓縮強(qiáng)度可以滿足要求
權(quán)利要求
1.一種納米改性玻璃鋼管，由內(nèi)向外依次包括內(nèi)層、夾砂層以及外層，其特征在于所述夾砂層通過以下步驟制得 (1)將納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣與樹脂分散混合，得到改性樹脂基體，其中納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣的重量比為1-8% ； (2)將所述改性樹脂基體與石英砂進(jìn)行攪拌混合，其中，樹脂重量占總重量的15-18%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米改性玻璃鋼管，其特征在于所述步驟(I)中的分散混合包括以下步驟 a、將納米二氧化硅和/或納米碳酸鈣與樹脂采用攪拌器進(jìn)行初步混合； b、將初步混合的混合物用真空攪拌器進(jìn)行二次分散。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的納米改性玻璃鋼管，其特征在于所述納米二氧化硅和/或納米活性碳酸 丐的粒徑小于50nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的納米改性玻璃鋼管，其特征在于所述內(nèi)層包括由樹脂重量含量百分比為70-92 %的表面氈和短切氈組成的內(nèi)襯層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的納米改性玻璃鋼管，其特征在于所述內(nèi)層還包括內(nèi)環(huán)向纏繞層，所述外層還包括外環(huán)向纏繞層，所述內(nèi)環(huán)向纏繞層以及所述外環(huán)向纏繞層均由玻璃纖維纏繞紗環(huán)向纏繞構(gòu)成，其中所述玻璃纖維纏繞紗中含有25-35 %重量的樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的納米改性玻璃鋼管，其特征在于所述內(nèi)層還包括內(nèi)軸向纖維層，所述外層還包括外軸向纖維層，所述內(nèi)軸向纖維層以及所述外軸向纖維層均采用短切軸向纖維或纖維織物環(huán)向纏繞構(gòu)成，其中所述纖維織物中含有45-65%重量的樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的納米改性玻璃鋼管，其特征在于所述石英砂的顆粒級(jí)配按以下配比 粒徑范圍為10目-20目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為45% ； 粒徑范圍為30目-60目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為15% ； 粒徑范圍為70目-80目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為15% ； 粒徑范圍大于90目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為25%。
全文摘要
一種納米改性玻璃鋼管，由內(nèi)向外依次包括內(nèi)層、夾砂層以及外層，所述夾砂層通過以下步驟制得(1)將納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣與樹脂分散混合，得到改性樹脂基體，其中納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣的重量比為1-8％；將所述改性樹脂基體與石英砂進(jìn)行攪拌混合，其中，樹脂重量占總重量的15-18％。本發(fā)明的納米改性玻璃鋼管由于采取了上述措施，可在非良好石英砂級(jí)配和較低的樹脂含量的情況下，達(dá)到較高的強(qiáng)度和韌度(最低值大于65Mpa，平均值大于75Mpa)，并降低生產(chǎn)成本，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求。
文檔編號(hào)F16L9/14GK102705592SQ201210174779
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者劉強(qiáng), 葉進(jìn)峰, 王磊, 蔣天明, 靳建罡 申請(qǐng)人:浙江新世管道股份有限公司