CN113429659A - 一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，属于玻璃钢制备工艺技术领域，该高耐磨玻璃钢管的生产工艺，包括如下步骤：步骤一：按重量份称取原料聚乙烯10‑30份、环氧树脂15‑25份、纳米陶瓷颗粒5.6‑11.6份、玻璃纤维6‑8份、偶联剂4‑6份、环己酮5‑10份、耐腐蚀剂5.5‑7.5份、耐磨剂12‑14份；步骤二：按顺序混合原料；步骤三：添加耐磨剂、挤出成型；其中制备添加了一种耐腐蚀剂，该耐腐蚀剂带有两个具有抗菌活性的氯胺结构和一个抗氧化的半受阻酚结构，该耐腐蚀剂可以有效减少制备出的玻璃钢管受到微生物和氧化作用的腐蚀，从而进一步保持其结构的完整性，进一步提高其耐磨功能。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃钢制备工艺技术领域，具体为一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺。
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、环氧树脂与酚醛树脂基体，以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，又称为玻璃纤维增强塑料。玻璃钢具有质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀等优点，因而广泛用于工业中的各个领域。
玻璃钢按照基体的不同，可以分为不饱和聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢。由于所使用的树脂基体品种不同，因此玻璃钢在特性上也存在着很大的差别。玻璃钢常被用于制造管材，且该管材常常需要埋设在地下，但现有的玻璃钢管耐腐蚀能力、耐磨性能均较差，导致其使用寿命较短，造成资源的浪费。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，用于解决背景技术中的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，包括如下步骤：
步骤一：按重量份称取原料：聚乙烯10-30份、环氧树脂15-25份、纳米陶瓷颗粒5.6-11.6份、玻璃纤维6-8份、偶联剂4-6份、环己酮5-10份、耐腐蚀剂5.5-7.5份、耐磨剂12-14份；
步骤二：将聚乙烯、环氧树脂、偶联剂、环己酮混合后加入反应釜中在温度150℃下，搅拌混合30-50min，然后加入纳米陶瓷颗粒、玻璃纤维与耐腐蚀剂，搅拌混合后加入球磨机中，在转速200r/min条件下球磨20min，得到混合物料；
步骤三：在混合物料中加入耐磨剂，混合后使用定长缠绕工艺，制得高耐磨玻璃钢管；
所述耐腐蚀剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾，通入氮气，在55℃条件下反应1h，然后升温至90℃，加入丙烯酸甲酯，继续升温至120℃，反应4h，反应结束，制得中间物1；然后将中间物1和无水乙醇加入烧瓶中，通入氮气，在温度20℃条件下边搅拌边滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液，滴加结束后升温至40℃，继续反应3h，制得中间物2；所述2-甲基-6-叔丁基苯酚、氢氧化钾、丙烯酸甲酯的用量比为25g：0.9g：15mL，所述中间物1、无水乙醇、氢氧化钠溶液的用量比为0.1g：15mL：3mL；
反应过程如下所示：
步骤S2：将对氨基苯酚、中间物2加入烧瓶中，然后加入甲苯与对甲苯磺酸，在温度140-150℃下反应6-7h，反应结束后，制得中间物3；所述对氨基苯酚、中间物2、甲苯、对甲苯磺酸的用量比为0.1mol：0.1mol：30mL：0.7g；
反应过程如下所示：
步骤S3：将三聚氯氰加入烧瓶，然后加入丙酮，搅拌溶解后，再置于冰浴下搅拌20min，然后将中间物3的四氢呋喃溶液滴加进烧瓶中，在0-5℃下反应3-4h，制得中间物4；所述中间物3的四氢呋喃溶液为中间物3与四氢呋喃按0.01mol：20mL混合而得，三聚氯氰、中间物3用量的摩尔比为1：1；
反应过程如下所示：
步骤S4：将无水碳酸钾加入装有丙酮的烧瓶中，搅拌溶解后，向烧瓶中加入5,5-二甲基海因、回流反应30min，再加入2-溴乙醇，继续反应5h，制得中间物5；然后将中间物5加入装有叔丁醇和去离子水的混合液中，边搅拌边滴加次氯酸叔丁酯，然后在室温下避光搅拌反应24h，制得中间物6；所述无水碳酸钾、丙酮、5,5-二甲基海因、2-溴乙醇的用量比为7g：200mL：2g：2.8g；所述叔丁醇和去离子水的混合液为叔丁醇和去离子水按体积比1：4混合而得，中间物5、叔丁醇和去离子水的混合液、次氯酸叔丁酯的用量比为0.5g：10mL：1.25mL；
反应过程如下所示：
步骤S5：中间物4、四氢呋喃加入烧瓶中，在0-5℃下搅拌20min，然后将中间物6加入烧瓶，在5℃下反应6-8h，制得耐腐蚀剂；所述中间物4与中间物6用量的摩尔比为1：2。
反应过程如下所示：
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂；耐磨剂为纳米二氧化硅、纳米氧化铁、纳米氧化铝按任意比例混合而得。
(三)有益效果
本发明提供了一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺。与现有技术相比具备以下有益效果：本发明在制备时选择聚乙烯与环氧树脂作为基体，添加纳米二氧化硅、纳米氧化铁、纳米氧化氯等来提高其耐磨性能，且制备了一种耐腐蚀剂，由2-甲基-6-叔丁基苯酚与丙烯酸甲酯发生迈克尔加成反应，制得中间物1，然后中间物1的酯基水解成羧基，制得中间物2，中间物2的羧基与对氨基苯酚的氨基反应制得中间物3，然后中间物3的一个活性羟基与三聚氯氰的一个活性氯发生反应，制得中间物4，然后5,5-二甲基海因与2-溴乙醇发生取代反应制得中间物5，中间物5再在次氯酸叔丁酯的作用下生成具有氯胺结构的中间物6，中间物6的羟基与中间物4的两个活性氯反应制得耐腐蚀剂，该耐腐蚀剂带有两个具有抗菌活性的氯胺结构，可以对周围环境的微生物起到杀灭抑制的作用，其还带有一个半受阻酚结构，半受阻酚中酚羟基具有很好的抗氧化作用，该酚羟基的活性受到邻位大体积取代基的排斥作用，使酚羟基与苯环不处于同一平面，从而降低氧原子与苯环的共轭效应，使O-H之间的解离能下降，更易提供氢原子，且该取代基会对酚羟基进行保护，减少电荷转移的络合作用的同时，不会带给其过大的位阻效应，可以加快其抗氧化效应，添加该耐腐蚀剂可以有效减少制备出的玻璃钢管受到微生物和氧化作用的腐蚀，从而进一步保持其结构的完整性，进一步提高其耐磨功能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备耐腐蚀剂，该耐腐蚀剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾，通入氮气，在55℃条件下反应1h，然后升温至90℃，加入丙烯酸甲酯，继续升温至120℃，反应4h，制得中间物1；然后将中间物1和无水乙醇加入烧瓶中，通入氮气，在温度20℃条件下边搅拌边滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液，滴加结束后升温至40℃，继续反应3h，制得中间物2；
步骤S2：将对氨基苯酚、中间物2加入烧瓶中，然后加入甲苯与对甲苯磺酸，在温度140℃下反应6h，反应结束后，制得中间物3；
步骤S3：将三聚氯氰加入烧瓶，然后加入丙酮，搅拌溶解后，再置于冰浴下搅拌20min，然后将中间物3的四氢呋喃溶液滴加进烧瓶中，在0℃下反应3h，制得中间物4；
步骤S4：将无水碳酸钾加入装有丙酮的烧瓶中，搅拌溶解后，向烧瓶中加入5,5-二甲基海因、回流反应30min，再加入2-溴乙醇，继续反应5h，制得中间物5；然后将中间物5加入装有叔丁醇和去离子水的混合液中，边搅拌边滴加次氯酸叔丁酯，然后在室温下避光搅拌反应24h，制得中间物6；
步骤S5：中间物4、四氢呋喃加入烧瓶中，在0℃下搅拌20min，然后将中间物6加入烧瓶，在5℃下反应6h，制得耐腐蚀剂。
实施例2
制备耐腐蚀剂，该耐腐蚀剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾，通入氮气，在55℃条件下反应1h，然后升温至90℃，加入丙烯酸甲酯，继续升温至120℃，反应4h，制得中间物1；然后将中间物1和无水乙醇加入烧瓶中，通入氮气，在温度20℃条件下边搅拌边滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液，滴加结束后升温至40℃，继续反应3h，制得中间物2；
步骤S2：将对氨基苯酚、中间物2加入烧瓶中，然后加入甲苯与对甲苯磺酸，在温度145℃下反应6.5h，反应结束后，制得中间物3；
步骤S3：将三聚氯氰加入烧瓶，然后加入丙酮，搅拌溶解后，再置于冰浴下搅拌20min，然后将中间物3的四氢呋喃溶液滴加进烧瓶中，在3℃下反应3.5h，制得中间物4；
步骤S4：将无水碳酸钾加入装有丙酮的烧瓶中，搅拌溶解后，向烧瓶中加入5,5-二甲基海因、回流反应30min，再加入2-溴乙醇，继续反应5h，制得中间物5；然后将中间物5加入装有叔丁醇和去离子水的混合液中，边搅拌边滴加次氯酸叔丁酯，然后在室温下避光搅拌反应24h，制得中间物6；
步骤S5：中间物4、四氢呋喃加入烧瓶中，在3℃下搅拌20min，然后将中间物6加入烧瓶，在5℃下反应7h，制得耐腐蚀剂。
实施例3
制备耐腐蚀剂，该耐腐蚀剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾，通入氮气，在55℃条件下反应1h，然后升温至90℃，加入丙烯酸甲酯，继续升温至120℃，反应4h，制得中间物1；然后将中间物1和无水乙醇加入烧瓶中，通入氮气，在温度20℃条件下边搅拌边滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液，滴加结束后升温至40℃，继续反应3h，制得中间物2；
步骤S2：将对氨基苯酚、中间物2加入烧瓶中，然后加入甲苯与对甲苯磺酸，在温度150℃下反应7h，反应结束后，制得中间物3；
步骤S3：将三聚氯氰加入烧瓶，然后加入丙酮，搅拌溶解后，再置于冰浴下搅拌20min，然后将中间物3的四氢呋喃溶液滴加进烧瓶中，在5℃下反应4h，制得中间物4；
步骤S4：将无水碳酸钾加入装有丙酮的烧瓶中，搅拌溶解后，向烧瓶中加入5,5-二甲基海因、回流反应30min，再加入2-溴乙醇，继续反应5h，制得中间物5；然后将中间物5加入装有叔丁醇和去离子水的混合液中，边搅拌边滴加次氯酸叔丁酯，然后在室温下避光搅拌反应24h，制得中间物6；
步骤S5：中间物4、四氢呋喃加入烧瓶中，在5℃下搅拌20min，然后将中间物6加入烧瓶，在5℃下反应8h，制得耐腐蚀剂。
实施例4
一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，包括如下步骤：
步骤一：按重量份称取原料：聚乙烯10份、环氧树脂15份、纳米陶瓷颗粒5.6份、玻璃纤维6份、偶联剂4份、环己酮5份、耐腐蚀剂5.5份、耐磨剂12份；
步骤二：将聚乙烯、环氧树脂、偶联剂、环己酮混合后加入反应釜中在温度150℃下，搅拌混合30min，然后加入纳米陶瓷颗粒、玻璃纤维与耐腐蚀剂，搅拌混合后加入球磨机中球磨20min，得到混合物料；
步骤三：在混合物料中加入耐磨剂，混合后使用定长缠绕工艺，制得高耐磨玻璃钢管。
实施例5
一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，包括如下步骤：
步骤一：按重量份称取原料：聚乙烯20份、环氧树脂20份、纳米陶瓷颗粒8.6份、玻璃纤维7份、偶联剂5份、环己酮7.5份、耐腐蚀剂6.5份、耐磨剂13份；
步骤二：将聚乙烯、环氧树脂、偶联剂、环己酮混合后加入反应釜中在温度150℃下，搅拌混合40min，然后加入纳米陶瓷颗粒、玻璃纤维与耐腐蚀剂，搅拌混合后加入球磨机中球磨20min，得到混合物料；
步骤三：在混合物料中加入耐磨剂，混合后使用定长缠绕工艺，制得高耐磨玻璃钢管。
实施例6
一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，包括如下步骤：
步骤一：按重量份称取原料：聚乙烯30份、环氧树脂25份、纳米陶瓷颗粒11.6份、玻璃纤维8份、偶联剂6份、环己酮10份、耐腐蚀剂7.5份、耐磨剂14份；
步骤二：将聚乙烯、环氧树脂、偶联剂、环己酮混合后加入反应釜中在温度150℃下，搅拌混合50min，然后加入纳米陶瓷颗粒、玻璃纤维与耐腐蚀剂，搅拌混合后加入球磨机中球磨20min，得到混合物料；
步骤三：在混合物料中加入耐磨剂，混合后使用定长缠绕工艺，制得高耐磨玻璃钢管。
对比例1：与实施例5相比不添加耐腐蚀剂。
对比例2：与实施例5相比不添加耐磨剂。
对比例3：与实施例5相比不添加耐腐蚀剂与耐磨剂。
对实施例4-6和对比例1-3进行性能测试，抗压强度参照GB/T 1448-2005测试，抗冲击强度参照GB/T 2571-1995测试。
得到结果如下表所示：
| 抗压强度(Mpa) | 抗冲击强度(h(kg/m<sup>2</sup>)) | |
| 实施例4 | 75.2 | 11.8 |
| 实施例5 | 75.4 | 12.0 |
| 实施例6 | 73.2 | 11.9 |
| 对比例1 | 64.2 | 10.5 |
| 对比例2 | 53.6 | 9.8 |
| 对比例3 | 41.8 | 8.6 |
由上表可以看出实施例4-6具有良好机械性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：按重量份称取原料；
步骤二：将聚乙烯、环氧树脂、偶联剂、环己酮混合后加入反应釜中在温度150℃下，搅拌混合30-50min，然后加入纳米陶瓷颗粒、玻璃纤维与耐腐蚀剂，搅拌混合后加入球磨机中球磨20min，得到混合物料；
步骤三：在混合物料中加入耐磨剂，混合后使用定长缠绕工艺，制得高耐磨玻璃钢管；
所述耐腐蚀剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入2-甲基-6-叔丁基苯酚和氢氧化钾，通入氮气，在55℃条件下反应1h，然后升温至90℃，加入丙烯酸甲酯，继续升温至120℃，反应4h，制得中间物1；然后将中间物1和无水乙醇加入烧瓶中，通入氮气，在温度20℃条件下边搅拌边滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液，滴加结束后升温至40℃，继续反应3h，制得中间物2；
步骤S2：将对氨基苯酚、中间物2加入烧瓶中，然后加入甲苯与对甲苯磺酸，在温度140-150℃下反应6-7h，反应结束后，制得中间物3；
步骤S3：将三聚氯氰加入烧瓶，然后加入丙酮，搅拌溶解后，再置于冰浴下搅拌20min，然后将中间物3的四氢呋喃溶液滴加进烧瓶中，在0-5℃下反应3-4h，制得中间物4；
步骤S4：将无水碳酸钾加入装有丙酮的烧瓶中，搅拌溶解后，向烧瓶中加入5,5-二甲基海因、回流反应30min，再加入2-溴乙醇，继续反应5h，制得中间物5；然后将中间物5加入装有叔丁醇和去离子水的混合液中，边搅拌边滴加次氯酸叔丁酯，然后在室温下避光搅拌反应24h，制得中间物6；
步骤S5：中间物4、四氢呋喃加入烧瓶中，在0-5℃下搅拌20min，然后将中间物6加入烧瓶，在5℃下反应6-8h，制得耐腐蚀剂。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，其特征在于：各原料重量份如下所示：聚乙烯10-30份、环氧树脂15-25份、纳米陶瓷颗粒5.6-11.6份、玻璃纤维6-8份、偶联剂4-6份、环己酮5-10份、耐腐蚀剂5.5-7.5份、耐磨剂12-14份。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，其特征在于：步骤S1所述2-甲基-6-叔丁基苯酚、氢氧化钾、丙烯酸甲酯的用量比为25g：0.9g：15mL，所述中间物1、无水乙醇、氢氧化钠溶液的用量比为0.1g：15mL：3mL。
4.根据权利要求1所述的一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，其特征在于：步骤S2所述对氨基苯酚、中间物2、甲苯、对甲苯磺酸的用量比为0.1mol：0.1mol：30mL：0.7g。
5.根据权利要求1所述的一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，其特征在于：步骤S3所述中间物3的四氢呋喃溶液为中间物3与四氢呋喃按0.01mol：20mL混合而得，三聚氯氰、中间物3用量的摩尔比为1：1。
6.根据权利要求1所述的一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，其特征在于：步骤S4所述无水碳酸钾、丙酮、5,5-二甲基海因、2-溴乙醇的用量比为7g：200mL：2g：2.8g；所述叔丁醇和去离子水的混合液为叔丁醇和去离子水按体积比1：4混合而得，中间物5、叔丁醇和去离子水的混合液、次氯酸叔丁酯的用量比为0.5g：10mL：1.25mL。
7.根据权利要求1所述的一种高耐磨玻璃钢管的生产工艺，其特征在于：步骤S5所述中间物4与中间物6用量的摩尔比为1：2。
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