[发明专利]一种内衬层环氧树脂的夹砂管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种内衬层环氧树脂的夹砂管及其制备方法，由内衬层、过渡层、中间结构层、内增强层、外表面树脂保护层组成夹砂管。所述内衬层为环氧树脂/生物质松香酸酐/促进剂固化成型，过渡层为Fe₃O₄‑TETA‑SiO₂@PDVBJanus粒子，以改善内衬层与中间结构层之间的粘接力。由于传统胺固化的环氧树脂会对自由基固化的不饱和树脂具有阻聚作用，所以在胺固化的环氧树脂表面直接使用不饱和树脂，或者在不饱和树脂未充分固化时直接使用环氧树脂/胺体系时，两者之间不能形成有效的界面粘接，因此限制了环氧树脂和不饱和树脂混合成型在夹砂管中应用。通过在酸酐固化的环氧树脂和不饱和树脂之间增加一层Fe₃O₄‑TETA‑SiO₂@PDVBJanus为过渡层，可以有效的解决这个问题。

技术领域

本发明属于玻璃钢夹砂管领域，涉及一种内衬层环氧树脂的夹砂管及其制备方法。

背景技术

玻璃钢夹砂管是以不饱和树脂为基体粘合材料，玻璃纤维及其制品为增强材料，优质级配石英砂为填充材料，在成型心轴上绕制成管，经过固化、脱模和热处理而成的新型复合材料管道，其比重较轻，承插式连接，运输安装方便，操作工艺简单，安装速度快，适用于复杂地形施工环境的运输吊装；玻璃钢夹砂管管材具有一定的柔性，能抵御外界的压力和基础沉降所引起的破坏；玻璃钢夹砂管具有优良的耐腐蚀性，能抵抗多种化学性介质的腐蚀，对水质的适应性好，且对水质无二次污染；玻璃钢夹砂管具有较高的强度、良好的耐热性和电绝缘性，适用于-30～120℃的环境温度范围，使用寿命长，免维护；玻璃钢夹砂管内壁光滑，具有优良的水力性特点，糙率低，水力特性好，不结水垢；玻璃钢夹砂管造价便宜、安装费用少、经济实用、综合投资低。由于玻璃钢夹砂管有上述优越性能，世界各国都在积极研制和推广，其广泛应用于供水、供热、石油、化工、能源、海洋开发及污水处理等领域。但是目前玻璃钢夹砂管道内衬层经过长期大量的水流冲刷，管壁出现明显分层，纤维拉伸破坏、脱落、断裂等现象，给安全带来了巨大的隐患。需要寻求更加优良的基体粘合材料，提高夹砂管内衬层的抗冲击能力和耐磨性能。

环氧树脂是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固化树脂。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所有它的力学性能高于不饱和聚酯树脂；环氧树脂固体体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基体，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等极性基材以优良的附着力；环氧固化物具有优良的化学稳定性，其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂。尽管目前行业内夹砂管内衬层主要以不饱和聚酯树脂为基体粘合材料，但是环氧树脂较不饱和聚酯树脂具有更好的内聚力、附着力、化学稳定性，若将环氧树脂应用于夹砂管内衬层，可较好优化夹砂管内衬层的抗冲击能力和耐磨性能。

但是，由于环氧树脂-胺固化剂体系固化物，对自由基聚合反应具有阻聚作用，因此，如果在胺固化的环氧树脂表面直接成型不饱和树脂，不能形成有效的界面粘接。另外，在未充分固化的不饱和树脂表面直接成型环氧树脂，也不能形成有效的界面粘接。现阶段，一般只能在充分固化的不饱和树脂及其复合材料表面，直接成型环氧树脂-胺固化剂体系，而无法在已经成型的环氧树脂/胺固化剂体系表面，直接成型不饱和树脂体系，也不能在未充分固化的不饱和树脂表面，直接成型环氧树脂/胺固化剂体系；不饱和树脂仅能和酸酐固化环氧树脂体系有一定兼容性，这就限制了环氧树脂与不饱和树脂的混合成型在夹砂管应用。

采用1-氰乙基-2-十一烷基偏苯三酸咪唑盐或者1-氰乙基-2-苯基偏苯三酸咪唑盐作为促进剂，一方面由于具有促进活性很高的咪唑环结构，另一方面引入的稀土有机化合物中稀土金属的空轨道与咪唑环结构络合，从而限制了体系的随机反应，至使交联网络更为均匀，从而提高了环氧树脂的各项性能。