一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管及其制备方法
阅读说明：本技术 一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管及其制备方法 (Sinking straight pipe of inclined elbow for desulfurization and preparation method thereof ) 是由 李民 吕海刚 肖其浩 于 2019-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管,其原料按重量份包括：双酚A环氧乙烯基树脂20-40,酚醛树脂18-27,聚酰亚胺树脂4-12,复合纤维50-70,耐热纳米颗粒1-2,固化剂1-2,固化促进剂0.1-0.2,抗氧剂264 0.5-1,助抗氧剂DLTP 0.1-0.5,脱模剂1-2,偶联剂1-2,防脆化剂1-2,色素1-2。本发明公开了上述下沉直管制备方法,将复合纤维、耐热纳米颗粒混合,加入乙醇水溶液,超声分散,喷雾干燥得到预处理纤维料；将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、抗氧剂、脱模剂、偶联剂、防脆化剂混合,然后加入预处理纤维料、固化剂、色素搅拌,注射入模具,固化。(The invention discloses a sinking straight pipe of an inclined elbow for desulfurization, which comprises the following raw materials in parts by weight: 20-40 parts of bisphenol A epoxy vinyl resin, 18-27 parts of phenolic resin, 4-12 parts of polyimide resin, 50-70 parts of composite fiber, 1-2 parts of heat-resistant nano particles, 1-2 parts of curing agent, 0.1-0.2 part of curing accelerator, 2640.5-1 part of antioxidant, 0.1-0.5 part of auxiliary antioxidant DLTP, 1-2 parts of release agent, 1-2 parts of coupling agent, 1-2 parts of anti-embrittlement agent and 1-2 parts of pigment. The invention discloses a preparation method of the sinking straight pipe, which comprises the steps of mixing composite fibers and heat-resistant nano particles, adding an ethanol water solution, carrying out ultrasonic dispersion, and carrying out spray drying to obtain a pretreated fiber material; mixing bisphenol A epoxy vinyl resin, phenolic resin, polyimide resin, an antioxidant, a release agent, a coupling agent and an anti-embrittlement agent, then adding the pretreated fiber material, the curing agent and the pigment, stirring, injecting into a mold, and curing.)
技术领域
本发明涉及玻璃钢技术领域，尤其涉及一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管及其制备方法。
背景技术
玻璃钢亦称作GFRP，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、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，称为玻璃纤维增强塑料，或称为玻璃钢，其不同于钢化玻璃。
玻璃钢是复合材料的一种，玻璃钢材料因其独特的性能优势，已在电厂脱硫塔等相关行业中广泛应用，并深受赞誉；在电厂脱硫塔中，利用石灰水与高温废气中的硫、二氧化硫发生反应，将之排除防止其排空，该工序的设备主要在脱硫塔体中设置有多层由支撑架支撑的石灰水管道，在该石灰水管道上连接有支管，并在该支管或石灰水管道上装有石灰水喷头；工作时，石灰水从喷头中喷出与高温废气中的硫、二氧化硫发生反应。目前在脱硫吸收塔中，其斜弯头的下沉直管不同于传统材料制品，该下沉直管对其弯曲强度要求极高，另外由于对管道的内壁要求耐热性能极高，目前的下沉直管经常需要维修和更换，对发电厂的正常工作会造成严重的影响。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管及其制备方法。
一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管，其原料按重量份包括：双酚A环氧乙烯基树脂20-40份，酚醛树脂18-27份，聚酰亚胺树脂4-12份，复合纤维50-70份，耐热纳米颗粒1-2份，固化剂1-2份，固化促进剂0.1-0.2份，抗氧剂264 0.5-1份，助抗氧剂DLTP 0.1-0.5份，脱模剂1-2份，偶联剂1-2份，防脆化剂1-2份，色素1-2份。
优选地，复合纤维按质量百分比包括：涤纶纤维4-8%，玄武岩短纤维6-10%，碳纤维2-6%，余量为玻璃纤维。
优选地，玻璃纤维的直径为20-40μm，玻璃纤维的长度分布如下：长度为0.12-0.18mm的玻璃纤维占40-50wt%，长度为0.22-0.26mm的玻璃纤维占12-20wt%，余量为长度为0.3-0.35mm的玻璃纤维。
优选地，固化剂为六次亚甲基四胺，固化促进剂为氧化钙。
优选地，脱模剂为硬脂酸锌。
优选地，偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
优选地，耐热纳米颗粒采用如下工艺制备：将壳聚糖加入乙酸水溶液中混合均匀，加入纳米凹凸棒土、纳米二氧化硅，60-80℃超声处理1-2h，过滤，喷雾干燥得到耐热纳米颗粒。
优选地，耐热纳米颗粒制备工艺中，壳聚糖、乙酸水溶液、纳米凹凸棒土、纳米二氧化硅的质量比为1-3：50-60：2-8：4-10，其中乙酸水溶液的质量分数为10-20%。
上述用于脱硫用斜弯头的下沉直管制备方法，包括如下步骤：
（1）将复合纤维、耐热纳米颗粒混合均匀，再加入乙醇水溶液，充分搅拌后超声波分散，喷雾干燥得到预处理纤维料；
（2）将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、抗氧剂264、助抗氧剂DLTP、脱模剂、偶联剂、防脆化剂混合，然后加入预处理纤维料、固化剂、固化促进剂、色素继续搅拌，加压注射到模具中，固化得到用于脱硫用斜弯头的下沉直管。
本发明的技术效果如下所示：
（1）本发明采用纳米凹凸棒土与纳米二氧化硅复配，均匀负载并吸附在壳聚糖的三维多孔结构中，然后利用壳聚糖分子链上的氨基与偶联剂上的活性基团相互作用，导致与双酚A环氧乙烯基树脂牢固结合，一方面耐热纳米颗粒与其他有机高分子的相容性显著改善，另一方面也可均匀分散在玻璃纤维中，本发明有效解决纳米粒子容易团聚并影响下沉直管强度的技术问题，同时还能有效提高下沉直管耐热性，进一步提高脱硫用斜弯头的下沉直管的使用寿命。
（2）本发明采用双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂组合作为基材，三者相容性好，同时合理配比，可有效增强下沉直管的耐热性、耐腐蚀性及耐老化性，加入复合纤维作为补强材料，再加入耐热纳米颗粒分散其中，可有效提高补强材料与基材之间相容性，并使下沉直管的弯曲强度、耐高温性及耐腐蚀性得到明显提高。
（3）本发明所得用于脱硫用斜弯头的下沉直管，经检测使用寿命可达到50年以上，使用过程中无需更换并能保证脱硫装置的正常运转，经检测该下沉直管在210-230℃的环境温度下可长达10h不变形，具有耐高温的特点，可以满足电厂脱硫塔的性能要求。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管，其原料包括：双酚A环氧乙烯基树脂20kg，酚醛树脂27kg，聚酰亚胺树脂4kg，复合纤维70kg，耐热纳米颗粒1kg，固化剂2kg，固化促进剂0.1kg，抗氧剂264 1kg，助抗氧剂DLTP 0.1kg，脱模剂2kg，偶联剂1kg，防脆化剂2kg，色素1kg。
复合纤维按质量百分比包括：涤纶纤维8%，玄武岩短纤维6%，碳纤维6%，余量为玻璃纤维。玻璃纤维的直径为20μm，玻璃纤维的长度分布如下：长度为0.12-0.18mm的玻璃纤维占50wt%，长度为0.22-0.26mm的玻璃纤维占12wt%，余量为长度为0.3-0.35mm的玻璃纤维。
耐热纳米颗粒采用如下工艺制备：将3kg壳聚糖加入50kg质量分数为20%的乙酸溶液中混合均匀，加入2kg纳米凹凸棒土、10kg纳米二氧化硅，在温度60℃超声处理2h，过滤，喷雾干燥，得到耐热纳米颗粒。
上述用于脱硫用斜弯头的下沉直管制备方法，包括如下步骤：
（1）将复合纤维、耐热纳米颗粒混合均匀，再加入质量分数为20%乙醇水溶液至体系含水量为80wt%，充分搅拌后超声波分散，喷雾干燥得到预处理纤维料；
（2）将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、抗氧剂264、助抗氧剂DLTP、脱模剂、偶联剂、防脆化剂送入高速混合机中混合5min，搅拌速度为12000r/min，然后加入预处理纤维料、固化剂、固化促进剂、色素继续搅拌5min，加压注射到模具中，固化得到用于脱硫用斜弯头的下沉直管。
实施例2
一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管，其原料包括：双酚A环氧乙烯基树脂40kg，酚醛树脂18kg，聚酰亚胺树脂12kg，复合纤维50kg，耐热纳米颗粒2kg，固化剂1kg，固化促进剂0.2kg，抗氧剂264 0.5kg，助抗氧剂DLTP 0.5kg，脱模剂1kg，偶联剂2kg，防脆化剂1kg，色素2kg。
复合纤维按质量百分比包括：涤纶纤维4%，玄武岩短纤维10%，碳纤维2%，余量为玻璃纤维。玻璃纤维的直径为40μm，玻璃纤维的长度分布如下：长度为0.12-0.18mm的玻璃纤维占40wt%，长度为0.22-0.26mm的玻璃纤维占20wt%，余量为长度为0.3-0.35mm的玻璃纤维。
耐热纳米颗粒采用如下工艺制备：将1kg壳聚糖加入60kg质量分数为10%的乙酸溶液中混合均匀，加入8kg纳米凹凸棒土、4kg纳米二氧化硅，在温度80℃超声处理1h，过滤，喷雾干燥，得到耐热纳米颗粒。
上述用于脱硫用斜弯头的下沉直管制备方法，包括如下步骤：
（1）将复合纤维、耐热纳米颗粒混合均匀，再加入质量分数为30%乙醇水溶液至体系含水量为70wt%，充分搅拌后超声波分散，喷雾干燥得到预处理纤维料；
（2）将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、抗氧剂264、助抗氧剂DLTP、脱模剂、偶联剂、防脆化剂送入高速混合机中混合10min，搅拌速度为10000r/min，然后加入预处理纤维料、固化剂、固化促进剂、色素继续搅拌12min，加压注射到模具中，固化得到用于脱硫用斜弯头的下沉直管。
实施例3
一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管，其原料包括：双酚A环氧乙烯基树脂25kg，酚醛树脂25kg，聚酰亚胺树脂6kg，复合纤维65kg，耐热纳米颗粒1.3kg，六次亚甲基四胺1.8kg，氧化钙0.12kg，抗氧剂264 0.8kg，助抗氧剂DLTP 0.2kg，硬脂酸锌1.7kg，氨丙基三乙氧基硅烷1.3kg，防脆化剂1.8kg，色素1.6kg。
复合纤维按质量百分比包括：涤纶纤维7%，玄武岩短纤维7%，碳纤维5%，余量为玻璃纤维。玻璃纤维的直径为35μm，玻璃纤维的长度分布如下：长度为0.12-0.18mm的玻璃纤维占43wt%，长度为0.22-0.26mm的玻璃纤维占18wt%，余量为长度为0.3-0.35mm的玻璃纤维。
耐热纳米颗粒采用如下工艺制备：将1.5kg壳聚糖加入57kg质量分数为12%的乙酸溶液中混合均匀，加入6kg纳米凹凸棒土、6kg纳米二氧化硅，在温度75℃超声处理1.3h，过滤，喷雾干燥，得到耐热纳米颗粒。
上述用于脱硫用斜弯头的下沉直管制备方法，包括如下步骤：
（1）将复合纤维、耐热纳米颗粒混合均匀，再加入质量分数为28%乙醇水溶液至体系含水量为73wt%，充分搅拌后超声波分散，喷雾干燥得到预处理纤维料；
（2）将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、抗氧剂264、助抗氧剂DLTP、硬脂酸锌、氨丙基三乙氧基硅烷、防脆化剂送入高速混合机中混合8min，搅拌速度为10500r/min，然后加入预处理纤维料、六次亚甲基四胺、氧化钙、色素继续搅拌10min，加压注射到模具中，固化得到用于脱硫用斜弯头的下沉直管。
实施例4
一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管，其原料包括：双酚A环氧乙烯基树脂35kg，酚醛树脂20kg，聚酰亚胺树脂10kg，复合纤维55kg，耐热纳米颗粒1.7kg，六次亚甲基四胺1.2kg，氧化钙0.18kg，抗氧剂264 0.6kg，助抗氧剂DLTP 0.4kg，硬脂酸锌1.3kg，氨丙基三乙氧基硅烷1.7kg，防脆化剂1.4kg，色素1.8kg。
复合纤维按质量百分比包括：涤纶纤维5%，玄武岩短纤维9%，碳纤维3%，余量为玻璃纤维。玻璃纤维的直径为25μm，玻璃纤维的长度分布如下：长度为0.12-0.18mm的玻璃纤维占47wt%，长度为0.22-0.26mm的玻璃纤维占14wt%，余量为长度为0.3-0.35mm的玻璃纤维。
耐热纳米颗粒采用如下工艺制备：将2.5kg壳聚糖加入53kg质量分数为18%的乙酸溶液中混合均匀，加入4kg纳米凹凸棒土、8kg纳米二氧化硅，在温度65℃超声处理1.7h，过滤，喷雾干燥，得到耐热纳米颗粒。
上述用于脱硫用斜弯头的下沉直管制备方法，包括如下步骤：
（1）将复合纤维、耐热纳米颗粒混合均匀，再加入质量分数为22%乙醇水溶液至体系含水量为77wt%，充分搅拌后超声波分散，喷雾干燥得到预处理纤维料；
（2）将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、抗氧剂264、助抗氧剂DLTP、硬脂酸锌、氨丙基三乙氧基硅烷、防脆化剂送入高速混合机中混合6min，搅拌速度为11500r/min，然后加入预处理纤维料、六次亚甲基四胺、氧化钙、色素继续搅拌6min，加压注射到模具中，固化得到用于脱硫用斜弯头的下沉直管。
实施例5
一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管，其原料包括：双酚A环氧乙烯基树脂30kg，酚醛树脂22kg，聚酰亚胺树脂8kg，复合纤维60kg，耐热纳米颗粒1.5kg，六次亚甲基四胺1.5kg，氧化钙0.15kg，抗氧剂264 0.7kg，助抗氧剂DLTP 0.3kg，硬脂酸锌1.5kg，氨丙基三乙氧基硅烷1.5kg，防脆化剂1.6kg，色素1.7kg。
复合纤维按质量百分比包括：涤纶纤维6%，玄武岩短纤维8%，碳纤维4%，余量为玻璃纤维。玻璃纤维的直径为30μm，玻璃纤维的长度分布如下：长度为0.12-0.18mm的玻璃纤维占45wt%，长度为0.22-0.26mm的玻璃纤维占16wt%，余量为长度为0.3-0.35mm的玻璃纤维。
耐热纳米颗粒采用如下工艺制备：将2kg壳聚糖加入55kg质量分数为15%的乙酸溶液中混合均匀，加入5kg纳米凹凸棒土、7kg纳米二氧化硅，在温度70℃超声处理1.5h，过滤，喷雾干燥，得到耐热纳米颗粒。
上述用于脱硫用斜弯头的下沉直管制备方法，包括如下步骤：
（1）将复合纤维、耐热纳米颗粒混合均匀，再加入质量分数为25%乙醇水溶液至体系含水量为75wt%，充分搅拌后超声波分散，喷雾干燥得到预处理纤维料；
（2）将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、抗氧剂264、助抗氧剂DLTP、硬脂酸锌、氨丙基三乙氧基硅烷、防脆化剂送入高速混合机中混合7min，搅拌速度为11000r/min，然后加入预处理纤维料、六次亚甲基四胺、氧化钙、色素继续搅拌8min，加压注射到模具中，固化得到用于脱硫用斜弯头的下沉直管。
对比例1
一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管，其原料包括：双酚A环氧乙烯基树脂30kg，酚醛树脂22kg，复合纤维60kg，耐热纳米颗粒1.5kg，六次亚甲基四胺1.5kg，氧化钙0.15kg，抗氧剂264 0.7kg，助抗氧剂DLTP 0.3kg，硬脂酸锌1.5kg，氨丙基三乙氧基硅烷1.5kg，防脆化剂1.6kg，色素1.7kg。
复合纤维按质量百分比包括：涤纶纤维6%，玄武岩短纤维8%，碳纤维4%，余量为玻璃纤维。玻璃纤维的直径为30μm，玻璃纤维的长度分布如下：长度为0.12-0.18mm的玻璃纤维占45wt%，长度为0.22-0.26mm的玻璃纤维占16wt%，余量为长度为0.3-0.35mm的玻璃纤维。
耐热纳米颗粒采用如下工艺制备：将2kg壳聚糖加入55kg质量分数为15%的乙酸溶液中混合均匀，加入5kg纳米凹凸棒土、7kg纳米二氧化硅，在温度70℃超声处理1.5h，过滤，喷雾干燥，得到耐热纳米颗粒。
上述用于脱硫用斜弯头的下沉直管制备方法，包括如下步骤：
（1）将复合纤维、耐热纳米颗粒混合均匀，再加入质量分数为25%乙醇水溶液至体系含水量为75wt%，充分搅拌后超声波分散，喷雾干燥得到预处理纤维料；
（2）将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、抗氧剂264、助抗氧剂DLTP、硬脂酸锌、氨丙基三乙氧基硅烷、防脆化剂送入高速混合机中混合7min，搅拌速度为11000r/min，然后加入预处理纤维料、六次亚甲基四胺、氧化钙、色素继续搅拌8min，加压注射到模具中，固化得到用于脱硫用斜弯头的下沉直管。
对比例2
一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管，其原料包括：双酚A环氧乙烯基树脂30kg，酚醛树脂22kg，聚酰亚胺树脂8kg，复合纤维60kg，六次亚甲基四胺1.5kg，氧化钙0.15kg，抗氧剂264 0.7kg，助抗氧剂DLTP 0.3kg，硬脂酸锌1.5kg，氨丙基三乙氧基硅烷1.5kg，防脆化剂1.6kg，色素1.7kg。
复合纤维按质量百分比包括：涤纶纤维6%，玄武岩短纤维8%，碳纤维4%，余量为玻璃纤维。玻璃纤维的直径为30μm，玻璃纤维的长度分布如下：长度为0.12-0.18mm的玻璃纤维占45wt%，长度为0.22-0.26mm的玻璃纤维占16wt%，余量为长度为0.3-0.35mm的玻璃纤维。
上述用于脱硫用斜弯头的下沉直管制备方法，包括如下步骤：
（1）向复合纤维中加入质量分数为25%乙醇水溶液至体系含水量为75wt%，充分搅拌后超声波分散，喷雾干燥得到预处理纤维料；
（2）将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、抗氧剂264、助抗氧剂DLTP、硬脂酸锌、氨丙基三乙氧基硅烷、防脆化剂送入高速混合机中混合7min，搅拌速度为11000r/min，然后加入预处理纤维料、六次亚甲基四胺、氧化钙、色素继续搅拌8min，加压注射到模具中，固化得到用于脱硫用斜弯头的下沉直管。
对比例3
一种用于脱硫用斜弯头的下沉直管，其原料包括：双酚A环氧乙烯基树脂30kg，酚醛树脂22kg，聚酰亚胺树脂8kg，复合纤维60kg，耐热纳米颗粒1.5kg，六次亚甲基四胺1.5kg，氧化钙0.15kg，抗氧剂264 0.7kg，助抗氧剂DLTP 0.3kg，硬脂酸锌1.5kg，氨丙基三乙氧基硅烷1.5kg，防脆化剂1.6kg，色素1.7kg。
复合纤维按质量百分比包括：涤纶纤维6%，玄武岩短纤维8%，碳纤维4%，余量为玻璃纤维。玻璃纤维的直径为30μm，玻璃纤维的长度分布如下：长度为0.12-0.18mm的玻璃纤维占45wt%，长度为0.22-0.26mm的玻璃纤维占16wt%，余量为长度为0.3-0.35mm的玻璃纤维。
耐热纳米颗粒由纳米凹凸棒土、纳米二氧化硅按质量比为5：7混合得到。
上述用于脱硫用斜弯头的下沉直管制备方法，包括如下步骤：
（1）将复合纤维、耐热纳米颗粒混合均匀，再加入质量分数为25%乙醇水溶液至体系含水量为75wt%，充分搅拌后超声波分散，喷雾干燥得到预处理纤维料；
（2）将双酚A环氧乙烯基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、抗氧剂264、助抗氧剂DLTP、硬脂酸锌、氨丙基三乙氧基硅烷、防脆化剂送入高速混合机中混合7min，搅拌速度为11000r/min，然后加入预处理纤维料、六次亚甲基四胺、氧化钙、色素继续搅拌8min，加压注射到模具中，固化得到用于脱硫用斜弯头的下沉直管。
将实施例5和对比例1-3所得用于脱硫用斜弯头的下沉直管进行性能测试，其结果如下：
由上述结果可知：本发明所得用于脱硫用斜弯头的下沉直管弯曲强度高，耐热性能好，220℃的环境温度下可长达14h不变形，热变形温度可达278℃，使用寿命长，避免经常需要维修和更换。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。