CN100469663C - 用于煤化工工程中的玻璃钢装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于玻璃钢容器技术领域，具体的讲公开了一种用于煤化工工程中的玻璃钢装置及其制备方法。其技术方案为：该用于煤化工工程中的玻璃钢装置由内防腐层、外表保护层和夹于其间的中间层构成；其中内防腐层由在乙烯基酯树脂中添加有固化剂及与短玻璃纤维形成表面毡层构成，中间层由缠绕于该表面毡层并浸润有树脂的玻璃纤维缠绕层和包括涂覆于其外表上并与之形成一体结构的无序短纤维层构成，外表保护层为树脂层；上述结构通过模具的制备、涂模工序、内防腐层的制备工序、中间层的制备工序和外保护层的制备工序制备而成。该玻璃钢装置具有机械强度高、抗腐蚀和使用寿命长的优点，可广泛适用于煤化工工程中的硫铵工段和脱硫工段中。

Description

用于煤化工工程中的玻璃钢装置及其制备方法

技术领域

本发明属于使用于煤化工项目中的玻璃钢容器装置技术领域，并涉及制备上述玻璃钢容器装置的生产工艺。

背景技术

目前，在煤化工工程中的焦化行业，用于硫铵工段的母液贮槽(罐)、满流槽(罐)、液封槽(罐)、母液放空槽等容器均采用316L不锈钢材质制造，而这种不锈钢材质的贮槽(罐)由于焊缝附近会产生晶间腐蚀现象，在使用过程中会产生液体渗漏；因此，上述设备在使用过程中存在寿命短的缺陷，并且还会形成重大事故隐患。而使用于脱硫工段中的反应槽(罐)、事故槽(罐)、脱硫液液封槽(罐)和脱硫液地下放空槽，采用了碳钢制造内喷铝的结构，尽管这种结构提高了反应槽(罐)等装置的防腐性能，但却存在着维护困难费用高、可维护性差和使用寿命短的缺陷。

而各种玻璃钢结构的储罐槽体，均为包括用作粘合剂的树脂材料和缠绕于树脂材料用作骨架结构的多层玻璃纤维构成。但这种结构的玻璃钢储罐槽体在制备过程中，由于所缠绕的玻璃纤维的层数限制，很难实现玻璃钢纤维对每一个结构点的全角度的覆盖，在使用过程中，尤其是在要求大体积和具有腐蚀性较强的煤化工行业中，这种大体积的储罐槽体由于各结构点的受力不均衡，因此很容易出现裂缝。并且这些玻璃钢装置的玻璃钢层中，由于不能完成完全反应，会残留一些可挥发份物质如苯乙烯及其加入的未完全反应的固化剂、促进剂，而上述玻璃钢装置在使用过程中，这些可挥发份会被化学反应液体渗透而被腐蚀，降低了玻璃钢装置的机械强度

专利号为02114007.3的发明专利公开了一种大型玻璃钢电解槽及其制作工艺，其中构成大型玻璃钢电解槽槽壁和槽底的结构，为内、外两层涂覆有树脂的玻璃纤维布及其夹于该两层之间的富树脂无纺毡层组成。尽管该结构的电解槽由于夹有富树脂无纺毡层，解决了因腐蚀造成的渗漏问题，但由于电解槽槽壁和槽底的表面层仍然为涂覆有树脂的玻璃纤维布层，因此其内壁面仍然存在着腐蚀的问题，以及所形成的电解槽槽壁和槽底机械强度、抗折性能差的问题。

发明内容

本发明的第一个目的就是提供一种利用玻璃钢材料制备成的具有机械强度高、抗腐蚀和使用寿命长的用于煤化工工程中的玻璃钢装置。

本发明的第二个目的就是提供上述用于煤化工工程中的玻璃钢装置的制备方法。

实现本发明提出的第一个目所采用的技术方案为：

用于煤化工工程中的玻璃钢装置，由内防腐层、外表保护层和夹于其间的中间层构成；所述的内防腐层由在100重量份的乙烯基酯树脂中添加有固化剂及与短玻璃纤维形成表面毡层构成，所述的中间层由缠绕于该表面毡层并浸润有树脂的玻璃纤维缠绕层和包括涂覆于该玻璃纤维缠绕层外表上的并与之形成一体结构的无序短纤维层构成，所述的外表保护层为树脂层。

其附加技术特征为：

所述的固化剂为0.5—3.0重量份的浓度为30—60％过氧化甲乙酮；所述的乙烯基酯树脂中添加有1.0—1.5重量份的浓度为0.1—0.5％的辛酸钴做催化剂；在所述的外表保护层中包括有缠绕于所述无序短纤维层上的玻璃纤维层；在所述的构成外表保护层的树脂中添加有紫外线吸收剂、空干剂。

实现制备上述用于煤化工工程中的玻璃钢装置的方法步骤为：

第一步：模具的制备

根据需要制备槽、罐模具，并使其表面无坑凹、粉尘、杂物及其他附着物，模具要作到表面平滑；

第二步：涂模工序

为了方便脱模，首先在模具的表面涂一层滑石粉或蜡质脱模剂，然后在脱模剂的表面上包覆一层聚酯薄膜；

第三步：内防腐层的制备工序

配置内防腐层所使用的内防腐树脂，并将其喷涂在包覆有聚酯薄膜的模具上；

将玻璃纤维表面毡层均匀缠绕在所喷涂的内防腐树脂上，形成具有防渗漏功能的表面毡层；

第四步：中间层的制备工序

将浸润树脂的玻璃纤维缠绕在上述内防腐树脂上形成玻璃纤维缠绕层；

将玻璃纤维切割成短纤维后经无序化工序处理，涂撒在玻璃纤维缠绕层的外侧，边涂撒边滚压，使之充分渗透于玻璃纤维的树脂中固化使之成为一体结构；

第五步：外保护层的制备工序

取树脂，在其中加入抗老化剂、紫外线吸收剂和空干剂搅拌均匀形成外保护层树脂，将该树脂喷涂或将浸润树脂的玻璃纤维缠绕于上述短纤维层的外侧层上，经利用远红外光加热固化即可。

另外：所述的涂模工序，在模具表面包覆的聚酯薄膜的搭接宽度在1—2cm间，厚度在20—40um之间；所述中间层的制备工序中短玻璃纤维的长度为1—2厘米；所述的空干剂由10—20重量份的石蜡和80—90重量份苯乙烯构成。

本发明所提供的用于煤化工工程中的玻璃钢装置及其制备方法同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该玻璃钢装置的结构包括有由表面毡层构成的内防腐层、缠绕于该表面毡层外侧的玻璃纤维层及其与之形成为一体结构的具有防渗漏(裂纹)功能的无序短玻璃纤维层和添加有抗老化剂、紫外线吸收剂和空干剂形成的外保护层树脂层构成，因此不但有效地提高玻璃钢装置的机械强度，并且还有效的克服玻璃钢储罐槽体出现裂缝的可能，大大延长了其使用寿命；其二，由于构成该玻璃钢装置内防腐层的粘合剂为乙烯基酯树脂，并在其中添加有增韧剂和扩散剂，改变了乙烯基酯树脂的温度性能，因此使得以该乙烯基酯树脂作粘合剂构成的内防腐树脂层其具有较高的耐温性和较强的耐腐蚀性、耐冲击性，使其能够满足温度范围在50—110℃之间的化学反应，克服了利用双酚型、间苯型和对苯型不饱和树脂作粘合剂制备的玻璃钢装置其温度的适用范围低，而不能满足煤化工工程反应的需要；其三，由于在固化工序中采用远红外光加热固化，可以使其在反应过程中产生可挥发份如苯乙烯、及其加入的固化剂、促进剂完全反应，实现玻璃钢壳体的深度固化，可有效防止因可挥发酚不能完全反应而在使用过程中由于液体的渗透而被腐蚀降低玻璃钢装置的机械强度，并且最大限度的减小了对其外表面构成的损伤。

附图说明

图1：为用于煤化工工程中的玻璃钢装置的结构示意图；

图2：为构成上述玻璃钢装置中间层的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所提供的用于煤化工工程中的玻璃钢装置的结构及其制备方法做进一步的详细说明：

如1图所示本发明所提供的用于煤化工工程中的玻璃钢装置的结构示意图，其结构由内防腐层1、外表保护层2和夹于其间的中间层3构成。其中内防腐层包括喷涂的乙烯基酯树脂和贴覆于该树脂上的表面毡层构成，中间层(如2图所示)包括利用浸润有乙烯基酯树脂的玻璃纤维缠绕层4和利用喷射枪喷涂覆盖于玻璃纤维缠绕层4的外侧长度为1—2厘米长的短纤维层5，外表保护层2为喷涂于短纤维层5外的乙烯基酯树脂层构成。上述的短纤维层5与玻璃纤维缠绕层压实成为一体结构，并且上述短纤维为随机杂乱的无序状。

为了进一步提高玻璃钢装置的机械强度，在由乙烯基酯树脂构成的外表保护层中缠绕有若干层的玻璃纤维。

在上述煤化工工程中的玻璃钢装置的材料选择上，内防腐层所使用的树脂必须是乙烯基酯树脂，而外表保护层和中间夹层中所使用的树脂即可以是乙烯基酯树脂，也可以选择其他如双酚型、间苯型和对苯型不饱和树脂作粘合剂。

为了进一步提高内防腐层的防腐性能和温度性能，在构成该内防腐层的乙烯基酯树脂中添加有增韧剂和扩散剂。

为了进一步提高外表保护层的耐候性能，在构成该外表保护层的树脂中添加有空干剂和紫外线吸收剂。

由于喷涂覆盖于中间层中短纤维层的厚度和短纤维的长度会对玻璃钢装置的抗渗透(抗裂)性能和机械强度产生影响：短纤维层5的喷涂层越厚，会降低其机械强度，但会提高其抗渗透(抗裂)性能。经过试验得出：短纤维层5的厚度一般选择在3—5根纤维的厚度，其长度选择在1—2厘米为最佳。同样，构成内防腐层中表面毡层的厚度和其短纤维长度会对玻璃钢装置的内表面抗渗透(抗裂)性能和机械强度产生影响：经过试验得出：表面毡层的厚度一般选择在0.1—0.5厘米厚度，其长度选择在2—4厘米为最佳。

实施例1：

第一步：模具的制备

根据需要制备槽(罐)模具，并使其表面无坑凹、粉尘、杂物及其他附着物，模具要作到表面平滑；

第二步：涂模工序

为了方便脱模及玻璃钢装置内表面光滑，首先在模具的表面涂上一层滑石粉或蜡质脱模剂，然后在模具的表面上包覆一层聚酯薄膜，薄膜搭接宽度1～2cm，厚度为20～40um之间；

第三步：内防腐层的喷涂工序

配置内防腐层所使用的树脂：

首先取由上纬(上海)精细化工有限公司生产的SWANCOR901型乙烯基酯树脂100重量份，再将1.2重量份、浓度为0.1％的辛酸钴作催化剂加入其中；

取0.5重量份、浓度为45％的过氧化甲乙酮作固化剂通过喷枪加入到上述乙烯基酯树脂中；

将上述加入有催化剂和固化剂的乙烯基酯树脂搅拌均匀，将其均匀的喷涂在包覆有聚酯薄膜的模具上；

将厚度为0.1—0.5厘米厚的玻璃纤维表面毡层均匀缠绕在所喷涂的内防腐层树脂上，形成具有防渗漏功能的内表面毡层；

第四步：中间层的制备工序

将浸润有树脂的玻璃纤维缠绕在上述具有防渗漏功能的内表面毡层上形成具有骨架作用的玻璃纤维缠绕层；

将玻璃纤维切割成长度为1—2厘米的短纤维，将上述短纤维进行无序化工序处理，利用喷枪将之喷撒在玻璃纤维缠绕层外壁的树脂上，边喷撒边滚压，使之充分渗透于玻璃纤维的树脂中固化成为一体结构；其中短纤维层的厚度一般选择在由3—5根纤维相互交叉叠加的厚度。

第五步：外保护层的制备工序

取100重量份SWANCOR901型乙烯基酯树脂或其他双酚型、间苯型和对苯型不饱和树脂，在其中加入0.1重量份的紫外线吸收剂UV—531(即2—羟基—4—正辛氧基二苯甲酮)和由0.2重量份的石蜡及0.8重量份的苯乙烯构成的空干剂搅拌均匀形成外保护层树脂，将该树脂喷涂或将浸润有该树脂的玻璃纤维缠绕于上述短纤维层的外侧层上，并对装置的内外层采用远红外加热固化即可。

实施例2：

第一步和第二步模具的制备及涂模工序于实施例1相同。

第三步：内防腐层的喷涂工序

配置内防腐层所使用的树脂：

首先取由上纬(上海)精细化工有限公司生产的SWANCOR901型乙烯基酯树脂100重量份，再将1.5重量份、浓度为0.5％的辛酸钴作催化剂加入其中；

取1.0重量份、浓度为60％的过氧化甲乙作固化剂通过喷枪加入到上述乙烯基酯树脂中；

将上述加入有催化剂和固化剂的乙烯基酯树脂搅拌均匀，将其均匀的喷涂在包覆有聚酯薄膜的模具上；

将厚度为0.1—0.5厘米厚的玻璃纤维表面毡层均匀缠绕在所喷涂的内防腐层树脂上，形成具有防渗漏功能的内表面毡层；

第四步：中间层的制备工序

将浸润有树脂的玻璃纤维缠绕在上述具有防渗漏功能的内表面毡层上形成具有骨架作用的玻璃纤维缠绕层；

将玻璃纤维切割成长度为1—2厘米的短纤维，将上述短纤维进行无序化工序处理，利用喷枪将之喷撒在玻璃纤维缠绕层外壁的树脂上，边喷撒边滚压，使之充分渗透于玻璃纤维的树脂中固化成为一体结构；其中短纤维层的厚度一般选择在由3—5根纤维相互交叉叠加的厚度。

第五步：外保护层的制备工序

取100重量份SWANCOR901型乙烯基酯树脂或其他双酚型、间苯型和对苯型不饱和树脂，在其中加入0.2重量份的紫外线吸收剂UV—9(即2—羟基—4—甲氧基二苯甲酮)和由0.1重量份的石蜡及0.9重量份的苯乙烯构成的空干剂搅拌均匀形成外保护层树脂，将该树脂喷涂或将浸润有该树脂的玻璃纤维缠绕于上述短纤维层的外侧层上，并对装置的内外层采用远红外加热固化即可。

实施例3：

第一步和第二步模具的制备及涂模工序于实施例1相同。

第三步：内防腐层的喷涂工序

配置内防腐层所使用的树脂：

首先取由上纬(上海)精细化工有限公司生产的SWANCOR901型乙烯基酯树脂100重量份，再将1.0重量份、浓度为0.3％的辛酸钴作催化剂加入其中；

取3.0重量份、浓度为30％的过氧化甲乙作固化剂通过喷枪加入到上述乙烯基酯树脂中；

将上述加入有催化剂和固化剂的乙烯基酯树脂搅拌均匀，将其均匀的喷涂在包覆有聚酯薄膜的模具上；

将厚度为0.1—0.5厘米厚的玻璃纤维表面毡层均匀缠绕在所喷涂的内防腐层树脂上，形成具有防渗漏功能的内表面毡层；

第四步：中间层的制备工序

将浸润有树脂的玻璃纤维缠绕在上述具有防渗漏功能的内表面毡层上形成具有骨架作用的玻璃纤维缠绕层；

将玻璃纤维切割成长度为1—2厘米的短纤维，将上述短纤维进行无序化工序处理，利用喷枪将之喷撒在玻璃纤维缠绕层外壁的树脂上，边喷撒边滚压，使之充分渗透于玻璃纤维的树脂中固化成为一体结构；其中短纤维层的厚度一般选择在由3—5根纤维相互交叉叠加的厚度。

第五步：外保护层的制备工序

取100重量份SWANCOR901型乙烯基酯树脂或其他双酚型、间苯型和对苯型不饱和树脂，在其中加入0.15重量份的紫外线吸收剂UV—531(即2—羟基—4—正辛氧基二苯甲酮)和由0.15重量份的石蜡及0.85重量份的苯乙烯构成的空干剂搅拌均匀形成外保护层树脂，将该树脂喷涂或将浸润有该树脂的玻璃纤维缠绕于上述短纤维层的外侧层上，并对装置的内外层采用远红外加热固化即可。

在上述制备工艺中，利用喷枪将1—2厘米的短纤维喷撒在玻璃纤维缠绕层外壁的树脂上，边喷撒边滚压，厚度选择在3—5根纤维叠加的厚度并固化成为一体结构。在不增加所制备的玻璃钢装置厚度的基础上，又大大提高了其机械强度。

由于构成该玻璃钢装置的内防腐层以乙烯基酯树脂为主料，并在其中添加有增韧剂和扩散剂，改变了乙烯基酯树脂的温度性能，所制成的玻璃钢装置具有高强度、高耐磨性、抗腐蚀和生产成本低的优点。经测试，所制成的玻璃钢容器能够满足煤化工工程中硫铵工段和脱硫工段中反应的需要。上述硫铵工段和脱硫工段中采用复合材料制造的这些贮槽，不仅降低了造价，并且从耐腐蚀性能、机械性能等诸多方面优于316L材质及其普通玻璃钢，既解决了抗腐蚀的问题，又大大减少了维护费用。

Claims (9)

1、用于煤化工工程中的玻璃钢装置，其特征在于：由内防腐层、外表保护层和夹于其间的中间层构成；所述的内防腐层由在100重量份的乙烯基酯树脂中添加有固化剂及与短玻璃纤维形成表面毡层构成，所述的中间层由缠绕于该表面毡层并浸润有树脂的玻璃纤维缠绕层和包括涂覆于该玻璃纤维缠绕层外表上的并与之形成一体结构的无序短纤维层构成，所述的外表保护层为树脂层。

2、根据权利要求1所述的用于煤化工工程中的玻璃钢装置，其特征为：所述的固化剂为0.5—3.0重量份的浓度为30—60％过氧化甲乙酮。

3、根据权利要求1所述的用于煤化工工程中的玻璃钢装置，其特征为：所述的乙烯基酯树脂中添加有1.0—1.5重量份的浓度为0.1—0.5％的辛酸钴做催化剂。

4、根据权利要求1所述的用于煤化工工程中的玻璃钢装置，其特征为：在所述的外表保护层中包括有缠绕于所述无序短纤维层上的玻璃纤维层。

5、根据权利要求1所述的用于煤化工工程中的玻璃钢装置，其特征为：在所述的构成外表保护层的树脂中添加有紫外线吸收剂、空干剂。

6、制备如权利要求1所述的用于煤化工工程中的玻璃钢装置的方法步骤为：

第一步：模具的制备

根据需要制备槽、罐模具，并使其表面无坑凹、粉尘、杂物及其他附着物，模具要作到表面平滑；

第二步：涂模工序

为了方便脱模，首先在模具的表面涂一层滑石粉或蜡质脱模剂，然后在脱模剂的表面上包覆一层聚酯薄膜；

第三步：内防腐层的制备工序

配置内防腐层所使用的内防腐树脂，并将其喷涂在包覆有聚酯薄膜的模具上；

将玻璃纤维表面毡层均匀缠绕在内防腐树脂上，形成具有防渗漏功能的表面毡层；

第四步：中间层的制备工序

将浸润树脂的玻璃纤维缠绕在上述内防腐树脂上形成玻璃纤维缠绕层；

将玻璃纤维切割成短纤维后经无序化工序处理，涂撒在玻璃纤维缠绕层的外侧，边涂撒边滚压，使之充分渗透于玻璃纤维的树脂中固化使之成为一体结构；

第五步：外保护层的制备工序

取树脂，在其中加入紫外线吸收剂、空干剂搅拌均匀形成外保护层树脂，将该树脂喷涂或将浸润树脂的玻璃纤维缠绕于上述短纤维层的外侧层上，经利用远红外光加热固化即可。

7、根据权利要求6所述的用于煤化工工程中的玻璃钢装置的制备方法，其特征在于：所述的涂模工序，在模具表面包覆的聚酯薄膜的搭接宽度在1—2cm间，厚度在20—40um之间。

8、根据权利要求6所述的用于煤化工工程中的玻璃钢装置的制备方法，其特征在于：所述中间层的制备工序中短玻璃纤维的长度为1—2厘米。

9、根据权利要求6所述的用于煤化工工程中的玻璃钢装置的制备方法，其特征在于：所述的空干剂由10—20重量份的石蜡和80—90重量份苯乙烯构成。

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