一種低厚度玻璃鋼煙囪的制作方法

一種低厚度玻璃鋼煙囪的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種低厚度玻璃鋼煙囪，煙囪筒壁包括內襯功能層、中間結構層和任選的外保護層，中間結構層包括數個結構亞層，自玻璃鋼煙囪的內部至外部，所述結構亞層的結構組成為：結構單層A-結構單層B-結構單層C-結構單層D，其中，結構單層A為噴射紗層或單向布層；結構單層B為無或環向纏繞層；結構單層C為噴射紗層或單向布層；結構單層D為環向纏繞層；并且當結構單層A為噴射紗層時，結構單層C為單向布層；或結構單層A為單向布層時，結構單層C為噴射紗層，且中間結構層的厚度t的范圍為8≤t＜18mm。本發明的玻璃鋼煙囪，具有良好的軸向力學性能和環向力學性能，便于施工和質量控制，且使用壽命長，適用于大型火力發電廠。
【專利說明】一種低厚度玻璃鋼煙國
【技術領域】
[0001] 本發明涉及煙囪，具體涉及一種低厚度玻璃鋼煙囪。
【背景技術】
[0002]纖維增強塑料，是以纖維及其制品作為增強材料，以合成樹脂作基體材料，經過特定成型工藝而形成的高性能復合材料。玻璃鋼(Glass Fiber Reinforced plastics也稱玻璃纖維增強塑料，國際公認的縮寫符號為GFRP或FRP)是纖維增強塑料中的一種，由合成樹脂和玻璃纖維經復合工藝，制作而成的一種功能型復合材料，具有優良的可設計性、可加工性和可修復性。
[0003]以往國內FRP多用于儲罐和管道，其材料設計側重于滿足產品功能，對力學性能要求不高，需要注重的是FRP產品的環向性能，對軸向性能沒有特別要求。近年來，由于FRP產品可以解決煙囪的腐蝕問題，工程師開始考慮將FRP制成煙囪使用。
[0004]大型火電廠煙囪豎向布置，高度往往超過200m，被懸吊在混凝土外筒的頂部或各支撐部位，巨大的重力荷載沿軸向傳遞，這種受力特點要求FRP煙囪的力學性能以軸向為主環向為輔。因此，若要將FRP用于大型火電廠的煙囪，除需要FRP煙囪滿足功能性要求(如耐腐蝕、導靜電、阻燃、抗紫外線、防老化、防積灰)外，還需要滿足力學性能(軸向和環向的拉伸、彎曲、剪切、壓縮性能等)的要求。但至今我國尚沒有大型火力發電廠FRP煙囪的工程實例。
[0005]因此，本領域尚需開發一種FRP煙囪，能夠適用于大型火力發電廠，不僅能夠滿足功能性的要求，也能滿足力學性能的需求。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提供一種既能滿足功能性要求又能滿足力學性能需求的低厚度FRP煙囪，可以在大型火電廠應用。
[0007]本發明的第一方面，提供一種玻璃鋼煙囪，所述玻璃鋼煙囪筒壁包括內襯功能層、中間結構層和任選的外保護層，所述中間結構層包括至少一個結構亞層，自所述玻璃鋼煙囪的內部至外部，所述結構亞層包括:
[0008]結構單層A-結構單層B-結構單層C-結構單層D，
[0009]其中，結構單層A為噴射紗層或單向布層；
[0010]結構單層B為無或環向纏繞層；
[0011]結構單層C為噴射紗層或單向布層；
[0012]結構單層D為環向纏繞層；
[0013]并且當結構單層A為噴射紗層時，結構單層C為單向布層；或結構單層A為單向布層時，結構單層C為噴射紗層；和
[0014]所述中間結構層的厚度為t，且8≤t < 18mm。
[0015]本文中，“任選的”是指可以有(可以存在)或可以沒有(可以不存在)。如所述玻璃鋼煙囪筒壁包括內襯功能層、中間結構層和任選的外保護層是指所述玻璃鋼煙囪筒壁可以有外保護層，或可以沒有外保護層。
[0016]本文中，厚度是指隨機選取25個測量點測得的厚度的平均值，例如，中間結構層的厚度t是在中間結構層上隨機選取25個測量點，計算25個測得的厚度的平均值，得到中間結構層的厚度t。
[0017]在另一優選例中，所述環向纏繞層中，纏繞紗的纏繞角度為40-90度，較佳地，纏繞角度為75-90度，更佳地，纏繞角度為80-90度。
[0018]在另一優選例中，所述結構單層A為噴射紗層。
[0019]在另一優選例中，所述結構單層A為噴射紗層，所述結構單層B為環向纏繞層，所述結構單層C為單向布層，所述結構單層D為環向纏繞層。
[0020]在另一優選例中，所述結構單層A為噴射紗層，所述結構單層B為無，所述結構單層C為單向布層，所述結構單層D為環向纏繞層。
[0021 ] 在另一優選例中，所述結構單層A為單向布層。
[0022]在另一優選例中，所述結構單層A為單向布層，所述結構單層B為環向纏繞層，所述結構單層C為噴射紗層，所述結構單層D為環向纏繞層。
[0023]在另一優選例中，所述結構單層A為單向布層，所述結構單層B為無，所述結構單層C為噴射紗層，所述結構單層D為環向纏繞層。
[0024]在另一優選例中，所述結構亞層的數量為2-12個。
[0025]在另一優選例中，在各所述結構亞層之間可以設置附加結構單層，所述附加結構單層為單向布層、環向纏繞層、噴射紗層、表面氈層、或其組合。
[0026]在另一優選例中，所述中間結構層還包括與所述外保護層相接的最外結構單層，所述最外結構單層為噴射紗層或環向纏繞層。
[0027]在另一優選例中，所述最外結構單層與所述結構亞層之間可以設置附加結構單層，所述附加結構單層為單向布層、環向纏繞層、噴射紗層、表面氈層、或其組合。
[0028]在另一優選例中，所述結構亞層的厚度為1.5-5mm ;和/或
[0029]各結構單層的厚度為0.2_4mm。
[0030]在另一優選例中，所述噴射紗層的纖維面密度為100g/m2-800g/m2，樹脂含量為50wt%-80wt%,以所述噴射紗層的總重量計；和/或
[0031]所述單向布層的纖維面密度為200g/m2-600g/m2，樹脂含量為30wt%_60wt%，以所述單向布層的總重量計；和/或
[0032]所述環向纏繞層的纖維面密度為300g/m2-3000g/m2，樹脂含量為25wt%-50wt%，以所述環向纏繞層的總重量計。
[0033]本發明的第二方面，提供第一方面所述的玻璃鋼煙囪的制備方法，包括以下步驟:
[0034](a)制作內襯功能層；
[0035](b)在所述內襯功能層外鋪設(制作)所述中間結構層，以及任選的
[0036](c)在所述中間結構層外鋪設(制作)所述外保護層得到所述玻璃鋼煙囪；
[0037]或包括以下步驟:
[0038](a)提供內襯功能層、中間結構層，以及任選的外保護層；[0039](b)將所述內襯功能層、中間結構層，以及任選的外保護層組裝成所述玻璃鋼煙囪；
[0040]優選地，采用以下步驟制備所述結構亞層:
[0041](i)提供一基面；
[0042](ii)在所述基面的外周鋪設(制作)所述結構單層A ；
[0043](iii)在所述結構單層A的外周鋪設(制作)所述結構單層B ；
[0044](iv)在所述結構單層B的外周鋪設(制作)所述結構單層C ；
[0045](V)在所述結構單層C的外周鋪設(制作)所述結構單層D ；
[0046]當所述結構單層B為無時，省略步驟(C)，在所述結構單層A的外周鋪設所述結構單層C。
[0047]在另一優選例中，所述基面為模具表面，所述模具為圓筒狀模具、圓柱型模具或臺柱型模具。
[0048]本發明的第三方面，提供一種煙囪，包括煙囪外筒和煙囪內筒，所述煙囪內筒為1-4個如第一方面所述的玻璃鋼煙囪。
[0049]在另一優選例中，所述煙囪為套筒式或多管式煙囪。
[0050]在另一優選例中，所述煙囪外筒為鋼筋混凝土外筒、鋼外筒、磚砌外筒或塔架式外筒。
[0051]在另一優選例中，所述玻璃鋼煙囪被懸吊在所述煙囪外筒的頂部。
[0052]在另一優選例中，所述玻璃鋼煙囪被懸吊在所述煙囪外筒的各支撐部位。
[0053]本發明的玻璃鋼煙囪，不僅具有良好的環向力學性能，而且具有良好的軸向力學性能，同時兼顧并滿足大型燃煤電廠煙囪防腐蝕、阻燃、防靜電、防積灰等諸多功能要求，具有便于施工和質量控制、使用壽命長等優點。
[0054]應理解，在本發明范圍內中，本發明的上述各技術特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限于篇幅，在
此不再一一累述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1為本發明的玻璃鋼煙囪筒壁的剖面結構示意圖。
[0056]圖2為本發明玻璃鋼煙囪一優選內襯功能層的示意圖。
[0057]圖3為本發明玻璃鋼煙囪一優選結構亞層的示意圖。
[0058]圖4為含有一優選外保護層的本發明玻璃鋼煙囪的示意圖。
【具體實施方式】
[0059]本申請的發明人經過廣泛而深入地研究，首次研制出一種新型的低厚度玻璃鋼煙囪，包括至少一個具有下述結構組成的結構亞層:結構單層A-結構單層B-結構單層C-結構單層D，其中結構單層A為噴射紗層或單向布層；結構單層B為無或環向纏繞層；結構單層C為噴射紗層或單向布層；結構單層D為環向纏繞層；并且當結構單層A為噴射紗層時，結構單層C為單向布層；或結構單層A為單向布層時，結構單層C為噴射紗層，且所述中間結構層的厚度t的范圍為8 < t < 18mm。本發明的低厚度玻璃鋼煙囪，不僅具有良好的環向力學性能，而且具有良好的軸向力學性能，同時兼顧并滿足大型燃煤電廠煙囪防腐蝕、阻燃、防靜電、防積灰等諸多功能要求，具有便于施工和質量控制、使用壽命長等優點。在此基礎上，完成了本發明。
[0060]玻璃鋼煙囪
[0061]如圖1所示，本發明的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層1、中間結構層2和任選的外保護層3。
[0062]內襯功能層I的作用是防腐蝕和阻燃、導靜電、防積灰。
[0063]中間結構層2的主要作用是提供力學性能。
[0064]外保護層3對中間結構層2起一定保護作用。代表性的保護作用包括(但并不限于):抗紫外線、防污(清潔)、防腐蝕、抗氧化。此外，外保護層3還可起到一定的裝飾作用。
[0065]本發明的玻璃鋼煙囪，高度為10-400m。較佳地，所述玻璃鋼煙囪的高度在200-350m。在另一優選例中，所述玻璃鋼煙囪高度為50m、100m、150m、200m、250m、300m或350mo
[0066]本發明的玻璃鋼煙囪，直徑為2-15m。較佳地，所述玻璃鋼煙囪的直徑在6_12m。在另一優選例中，所述玻璃鋼煙?的直徑為3m、4m、5m、6m、7m、8m、5.5m、6.5m、7.5m、8.5m、9m、
9.5m、10m、或 12m。
[0067]本發明中，內襯功能層1、中間結構層2和任選的外保護層3均是主要由各種不同的結構單層構成。
[0068]本發明所述的玻璃鋼煙囪的制備方法，包括以下步驟:
[0069](a)提供內襯功能層；
[0070](b)在所述內襯功能層上鋪設所述中間結構層，以及任選的
[0071](C)在所述中間結構層上鋪設所述外保護層得到所述玻璃鋼煙囪；
[0072]或包括以下步驟:
[0073](a)提供內襯功能層、中間結構層，以及任選的外保護層；
[0074](b)將所述內襯功能層、中間結構層，以及任選的外保護層組裝成所述玻璃鋼煙囪。
[0075]本發明的玻璃鋼煙囪，具有以下一個或多個特征:
[0076](I)環向拉伸強度大于235MPa,模量大于19.0GPa,軸向拉伸強度大于I IOMPa,模量大于12.5GPa ；
[0077](2)環向彎曲強度大于250MPa，模量大于18.0GPa，軸向彎曲強度大于140MPa，模量大于11.0GPa；
[0078](3)環向壓縮強度大于260MPa,模量大于12.0GPa,軸向壓縮強度大于200MPa,模量大于9.0GPa0
[0079]結構單層
[0080]本發明中，結構單層包括噴射紗層、單向布層、環向纏繞層、表面氈層和網格布層、碳纖維氈層和膠衣層。
[0081]本發明中，噴射紗層、單向布層、環向纏繞層、表面氈層和網格布層均是由玻璃纖維增強塑料(也稱為玻璃鋼)制成。玻璃鋼是由合成樹脂和玻璃纖維經復合工藝，制作而成的一種功能型復合材料。本發明中，玻璃纖維可以采用市售產品，例如由重慶國際復合材料有限公司或歐文斯科寧公司提供的ECR纖維及制品。其中，所述噴射紗可采用市售產品，如:ECR10k-2400成Advantex? P209(2400TEX)。所述單向布可采用市售產品，如:DW(ECR)430-600/630 或Advantex? U)(430g/m2)。所述纏繞紗可采用市售產品，如:ECR469L_2400或Advantex? SE1200 (2400TEX)。所述表面氈可采用市售產品，如:ST(ECR) 30M-250或M524-ECR30A(30g/m2)。所述網格布的面密度為40_65g/m2，較佳為55_60g/m2，更佳為60g/
m2o
[0082]碳纖維氈層是由碳纖維增強塑料制成。碳纖維增強塑料是以碳纖維及其制品作為增強材料，以合成樹脂作基體材料，經過特定成型工藝而形成的另一種高性能復合材料。其中，碳纖維氈的面密度可以為15-25g/m2，較佳為17-20g/m2。
[0083]本發明以上各纖維增強塑料中使用的樹脂包括化學阻燃型樹脂、耐高溫型樹脂、耐腐蝕型樹脂。具體包括環氧乙烯基酯類樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂。優選的樹脂包括:化學阻燃型環氧乙烯基酯類樹脂、酚醛型環氧乙烯基酯類樹脂。通常，結構樹脂可耐至少80°C，較佳地至少可耐120°C，更佳地至少可耐150°C。本發明優選使用的樹脂是化學阻燃型環氧乙烯基酯樹脂DERAKANE M0M510C-350H0I或者DSM公司生產化學阻燃型環氧乙烯基酯樹脂Atlac750。
[0084]膠衣層主要由樹脂制成。在另一優選例中，膠衣層中樹脂含量為100wt%，以膠衣層的總重量計。在另一優選例中，所述膠衣層的成膜物選自:環氧乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂。在另一優選例中，所述膠衣層的成膜物為間苯型不飽和聚酯樹脂。
[0085]在另一優選例中，各結構單層在所述玻璃鋼煙囪環向上的厚度變化< 平均厚度的50%，較佳地厚度變化<平均厚度的20%。
[0086]優選采用以下方法制備各結構單層:
[0087]基面處理:當基面為模具時，清理模具表面，涂裝脫模劑，鋪設塑料薄膜；當基面為其他結構單層時，機械打磨表面，清理浮灰、涂裝脫模劑，鋪設塑料薄膜；
[0088]單向布層:將單向布進行裁剪，通過纏繞機(或手工)將浸有樹脂(已混有固化劑)的單向布纏繞到基面上，纏繞張力為10-500MPa，固化后得到單向布層。較佳地，采用間歇式操作工藝。
[0089]環向纏繞層:通過纏繞機控制張力10_500MPa將浸有樹脂(已混有固化劑)的纏繞紗纏繞到基面上，固化以后形成環向纏繞層。在另一優選例中，所述環向纏繞層施工時，采用連續纏繞的方法，纏繞紗的纏繞角度為40-90度，較佳地，纏繞角度為75-90度，更佳地，纏繞角度為80-90度。
[0090]噴射紗層:使用噴射機，將玻璃纖維與樹脂、固化劑在噴嘴處匯合，一起噴射到基面上，固化得到噴射紗層。
[0091]表面氈層:通過纏繞機(或手工)將浸有樹脂(已混有固化劑)的表面氈纏繞到基面上，纏繞張力為10-500MPa，固化以后形成表面氈層。較佳地，采用連續纏繞工藝。
[0092]網格布層:通過纏繞機(或手工)將浸有樹脂(已混有固化劑)的網格布纏繞到基面上，纏繞張力為10-500MPa，固化以后形成網格布層。較佳地，采用連續纏繞工藝。
[0093]碳纖維氈層:通過纏繞機(或手工)將浸有樹脂(已混有固化劑)的碳纖維氈纏繞到基面上，纏繞張力為10-500MPa，固化以后形成碳纖維氈層。較佳地，采用連續纏繞工藝。
[0094]膠衣層:將樹脂膠衣(已混有固化劑)涂覆在基面上，固化以后形成膠衣層。[0095]內襯功能層
[0096]如圖2所示，自所述玻璃鋼煙囪的內部至外部，所述內襯功能層I的結構為:
[0097]表面氈層12-噴射紗層13，
[0098]在所述噴射紗層13外還可包括任選的網格布層(圖未示)。
[0099]在另一優選例中，所述內襯功能層I還包括最內層的碳纖維氈層11，結構為:
[0100]碳纖維氈層11-表面氈層12-噴射紗層13。
[0101]在另一優選例中，所述碳纖維氈層與所述表面氈層之間還具有網格布層。
[0102]在另一優選例中，在所述內襯功能層中，所述碳纖維氈層的纖維面密度為10_30g/m2，樹脂含量為80wt%-99wt%，以所述碳纖維氈層的總重量計。較佳地，所述碳纖維氈層的纖維面密度為12-25g/m2。較佳地，所述碳纖維氈層的樹脂含量為85wt%-98wt%，以所述碳纖維氈層的總重量計。在另一優選例中，所述碳纖維氈層的厚度為0.1-lmm，較佳地，厚度為
0.15-0.8mm。
[0103]在另一優選例中，在所述內襯功能層中，所述表面氈層的纖維面密度為15_50g/m2，樹脂含量為80wt%-98wt%，以所述表面氈層的總重量計。較佳地，所述表面氈層的纖維面密度為20-40g/m2。較佳地，所述表面氈層的樹脂含量為85wt%-95wt%，以所述表面氈層的總重量計。在另一優選例中，所述表面氈層的厚度為0.1-lmm，較佳地，厚度為0.15-0.5mm。
[0104]在另一優選例中，在所述內襯功能層中，所述噴射紗層的纖維面密度為100_800g/m2，樹脂含量為65wt%-90wt%，以所述噴射紗層的總重量計。較佳地，所述噴射紗層的纖維面密度為200-500g/m2，較佳地，所述噴射紗層的樹脂含量為70wt%-85wt%，以所述噴射紗層的總重量計。在另一優選例中，所述噴射紗層的厚度為0.l_3mm，較佳地，厚度為0.5-1.5mm。
[0105]在另一優選例中，在所述內襯功能層中，所述網格布層的纖維面密度為30_100g/m2，樹脂含量為50wt%-95wt%，以所述網格布層的總重量計。較佳地，所述網格布層的纖維面密度為40-70g/m2。較佳地，所述網格布層的樹脂含量為60wt%-90wt%，以所述網格布層的總重量計。在另一優選例中，所述網格布層的厚度為0.1-1.5_，較佳地，厚度為0.15-0.9_。
[0106]在另一優選例中，在所述內襯功能層中，各結構單層在所述玻璃鋼煙囪環向上的厚度變化<平均厚度的50%，較佳地厚度變化<平均厚度的20%。
[0107]在制備內襯功能層時，可先將碳纖維氈、表面氈、噴射紗通過纏繞或噴射的方式依次鋪設在基面上，再通過趕壓排出氣泡、涂覆或噴射補充樹脂的方式使樹脂與纖維或纖維制品均勻結合在一起，固化得到各結構單層。
[0108]或者，先在基面上鋪設碳纖維氈層，再在碳纖維氈層上進行噴射紗層施工，以及任選地在噴射紗層上鋪設網格布層和/或在所述碳纖維氈層與所述表面氈層之間鋪設網格布層。各結構單層的具體施工方式如前所述。
[0109]中間結構層
[0110]中間結構層2包括至少一個結構亞層20，如圖3所示，自所述煙囪的內部至外部，所述結構亞層20包括:
[0111]結構單層A21-結構單層B22-結構單層C23-結構單層D24，
[0112]其中，結構單層A21為噴射紗層或單向布層；
[0113]結構單層B22為無或環向纏繞層；
[0114]結構單層C23為噴射紗層或單向布層；[0115]結構單層D24為環向纏繞層；
[0116]并且當結構單層A21為噴射紗層時，結構單層C23為單向布層；或結構單層A21為單向布層時，結構單層C23為噴射紗層；和
[0117]所述中間結構層的厚度為t，且8≤t < 18mm或18≤t < 20mm。
[0118]在另一優選例中，所述中間結構層在環向上的不同部位的厚度變化 < 平均厚度的25%，較佳地，厚度變化<平均厚度的10%，更佳地，厚度變化<平均厚度的5%。
[0119]在所述中間結構層中，所述結構亞層的數量為2-12個，較佳地為3-10個。所述結構亞層的厚度為1.5-5mm,較佳地為2_4mm。在另一優選例中,對于同一結構亞層,其在環向上的不同部位的厚度變化<平均厚度的30%，較佳地，厚度變化<平均厚度的15%。
[0120]本發明中優選的結構亞層包括結構亞層I (在以下實施例中記為SI)、結構亞層2(記為S2)、結構亞層3 (記為S3)、結構亞層4 (記為S4)。
[0121]在結構亞層I中，結構單層A為噴射紗層，結構單層B為環向纏繞層，結構單層C為單向布層，結構單層D為環向纏繞層。
[0122]結構亞層2中，結構單層A為噴射紗層，結構單層B為無，結構單層C為單向布層，結構單層D為環向纏繞層。
[0123]結構亞層3中，結構單層A為單向布層，結構單層B為無，結構單層C為噴射紗層，結構單層D為環向纏繞層。
[0124]結構亞層4中，結構單層A為單向布層，結構單層B為環向纏繞層，結構單層C為噴射紗層，結構單層D為環向纏繞層。
[0125]在各所述結構亞層之間可以設置附加結構單層，所述附加結構單層為單向布層(在以下實施例中記為F1)、環向纏繞層(記為F2)、噴射紗層(記為F3)、表面氈層(記為F4)、或其組合。
[0126]中間結構層還包括與所述外保護層相接的最外結構單層，所述最外結構單層為噴射紗層(在以下實施例中記為Yl)或環向纏繞層(記為Y2)，且所述最外結構單層與所述結構亞層之間可以設置附加結構單層，所述附加結構單層為單向布層(在以下實施例中記為F1)、環向纏繞層(記為F2)、噴射紗層(記為F3)、表面氈層(記為F4)、或其組合。
[0127]在中間結構層中，所述噴射紗層的纖維面密度為100_800g/m2，樹脂含量為50wt%-80wt%,，以所述噴射紗層的總重量計。較佳地，纖維面密度為200-600g/m2，樹脂含量為55wt%-75wt%，以所述噴射紗層的總重量計。
[0128]在中間結構層中，所述單向布層的纖維面密度為200_600g/m2，樹脂含量為30wt%-60wt%,以所述單向布層的總重量計。較佳地，纖維面密度為250-500g/m2，樹脂含量為35wt%-55wt%，以所述單向布層的總重量計。
[0129]在中間結構層中，所述環向纏繞層的纖維面密度為300_3000g/m2，樹脂含量為25wt%-50wt%,以所述環向纏繞層的總重量計。較佳地纖維面密度為400-2000g/m2，樹脂含量為30wt%-45wt%,以所述環向纏繞層的總重量計。
[0130]在中間結構層中，各結構單層的厚度為0.2-4mm，較佳地為0.4-3mm。在另一優選例中，所述噴射紗層的厚度為0.2-2mm，較佳地為0.5-1.5mm。在另一優選例中，所述單向布層的厚度為0.2-lmm，較佳地為0.2-0.8mm。在另一優選例中，所述環向纏繞層的厚度為
0.2-lmm，較佳地為 0.3-0.8mm。[0131]在另一優選例中，各結構單層在所述玻璃鋼煙囪環向上的厚度變化< 平均厚度的50%，較佳地厚度變化<平均厚度的20%。
[0132]在制備結構亞層時，可先將玻璃纖維或玻璃纖維制品通過噴射或纏繞的方式鋪設在基面上，再通過趕壓排出氣泡、涂覆或噴射補充樹脂的方式使樹脂與玻璃纖維或玻璃纖維制品均勻結合在一起，固化得到各結構單層。
[0133]另外，可采用以下方法制備結構亞層。以下以結構亞層I為例詳述其優選的制備方法，包括以下步驟:
[0134]噴射紗層施工:使用噴射機，將玻璃纖維與樹脂、固化劑在噴嘴處匯合，一起噴射到基面上，固化得到噴射紗層；
[0135]環向纏繞層施工:通過纏繞機控制張力10_500MPa，將浸有樹脂(已混有固化劑)的纏繞紗纏繞到噴射紗層上，固化以后形成環向纏繞層；
[0136]鋪設單向布層:通過纏繞機將浸有樹脂(已混有固化劑)的單向布纏繞到環向纏繞層上，纏繞張力為10-500MPa，固化后得到單向布層；較佳地，采用間歇式操作工藝。
[0137]環向纏繞層施工:通過纏繞機控制張力10_500MPa，將浸有樹脂(已混有固化劑)的纏繞紗纏繞到單向布層上，固化以后形成環向纏繞層。
[0138]優選采用類似的方法制備結構亞層2、結構亞層3和結構亞層4，此處不再贅述。
[0139]外保護層
[0140]如圖4所示，所述外保護層3包括膠衣層31，以及任選的表面氈層32和任選的網格布層33。
[0141]在另一優選例中，所述外保護層包括膠衣層和表面氈層，所述表面氈層在所述膠衣層與所述中間結構層之間。任選的，所述外保護層還包括網格布層，所述網格布層在所述表面氈層和所述膠衣層之間。
[0142]在外保護層中，膠衣層主要由樹脂制成。在另一優選例中，所述膠衣層由間苯型不飽和聚酯樹脂制成。在另一優選例中，所述膠衣層的厚度為0.1-1.5mm，較佳地，厚度為
0.15-0.6mm。
[0143]在外保護層中，所述表面氈層的纖維面密度為20-800g/m2，樹脂含量為80wt%-98wt%,以所述表面氈層的總重量計。在另一優選例中，所述表面氈層的纖維面密度為20-50g/m2。在另一優選例中，所述表面氈層的纖維面密度為200-500g/m2。在另一優選例中，所述表面氈層的樹脂含量為85wt%-95wt%，以所述表面氈層的總重量計。在另一優選例中，所述表面氈層的纖維面密度為20-500g/m2。在另一優選例中，所述表面氈層的厚度為
0.1-1.5mm，較佳地，厚度為 0.15-0.6mm。
[0144]在外保護層中，任選的所述網格布層的纖維面密度為30_100g/m2，樹脂含量為50wt%-95wt%,以所述網格布層的總重量計。較佳地，所述網格布層的纖維面密度為50-80g/m2。較佳地，所述網格布層的樹脂含量為60wt%-85wt%，以所述網格布層的總重量計。
[0145]在制備外保護層時，可先將表面氈、任選的網格布依次通過纏繞的方式鋪設在基面上，再通過趕壓排出氣泡、涂覆或噴射補充樹脂的方式使樹脂與上述纖維制品均勻結合在一起，固化得到所述表面氈層、任選的網格布層，最外的樹脂膠衣形成所述膠衣層。
[0146]或者，先在基面上鋪設表面氈層，任選在表面氈層上進行網格布層施工，最后涂覆樹脂膠衣形成膠衣層。各結構單層的具體施工方式如前所述。[0147]本發明提到的上述特征，或實施例提到的特征可以任意組合。本案說明書所揭示的所有特征可與任何組合物形式并用，說明書中所揭示的各個特征，可以被任何提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特別說明，所揭示的特征僅為均等或相似特征的一般性例子。
[0148]本發明的有益之處在于:
[0149](I)本發明的玻璃鋼煙囪具有優異的耐腐蝕性能、良好的軸向力學性能和環向力學性能；
[0150](2)本發明的玻璃鋼煙囪整體無縫，抗滲透能力強；
[0151](3)本發明的玻璃鋼煙囪可修復性強，局部可以根據需要加工；
[0152](4)本發明的玻璃鋼煙囪無法降解，不易老化，使用壽命長；
[0153](5)本發明的玻璃鋼煙囪便于施工和質量控制；
[0154](6)本發明的玻璃鋼煙囪能夠滿足阻燃、防靜電、防積灰等諸多功能要求；
[0155](7)本發明的玻璃鋼煙囪可適用于大型火力發電廠。
[0156]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數按重量計算。
[0157]除非另行定義，文中所使用的所有專業與科學用語與本領域熟練人員所熟悉的意義相同。此外，任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用于本發明方法中。文中所述的較佳實施方法與材料僅作示范之用。
[0158]通用方法
[0159]在以下實施例中，采用以下方法制備各結構單層:
[0160]基面處理:當基面為模具時，清理模具表面，涂裝脫模劑，鋪設塑料薄膜；當基面為結構單層時，機械打磨表面，清理浮灰、涂裝脫模劑，鋪設塑料薄膜；
[0161]單向布層:通過纏繞機將浸有樹脂(已混有固化劑過氧化甲乙酮)的單向布纏繞到基面上，纏繞張力為100-200MPa，固化后得到單向布層。
[0162]環向纏繞層:通過纏繞機控制張力100_200MPa將浸有樹脂(已混有過氧化甲乙酮、異辛酸鈷)的纏繞紗纏繞到基面上，固化以后形成環向纏繞層。纏繞紗的纏繞角度為80—90 度 ο
[0163]噴射紗層:使用噴射機，將玻璃纖維與樹脂(含異辛酸鈷)、固化劑過氧化甲乙酮在噴嘴處匯合，一起噴射到基面上，去除氣泡，固化得到噴射紗層。
[0164]表面氈層:將浸有樹脂(已混有固化劑過氧化甲乙酮)的表面氈纏繞到基面上，纏繞張力為100-200MPa，固化以后形成表面氈層。
[0165]網格布層:將浸有樹脂(已混有固化劑過氧化甲乙酮)的網格布纏繞到基面上，纏繞張力為100-200MPa，固化以后形成網格布層。
[0166]碳纖維氈層:通過纏繞機采用連續纏繞工藝將浸有樹脂(已混有固化劑過氧化甲乙酮)的碳纖維氈纏繞到基面上，纏繞張力為100-200MPa，固化以后形成碳纖維氈層。
[0167]以上各結構單層中使用的樹脂是化學阻燃型環氧乙烯基酯樹脂DERAKANEM0M510C-350H0I或者DSM公司生產化學阻燃型環氧乙烯基酯樹脂Atlac750。各種玻璃纖維或玻璃纖維制品由重慶國際復合材料有限公司由歐文斯科寧公司提供。[0168]膠衣層:將間苯型不飽和聚酯樹脂膠衣(已混有固化劑過氧化甲乙酮)涂覆在基面上，固化以后形成膠衣層。
[0169]此外，采用以下標準規定的方法測試各種性能。《纖維增強塑料性能試驗方法總貝U》GB/T1446 ；《纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》GB/T1447 ；《玻璃纖維增強塑料壓縮性能試驗方法》GB/T1448 ；《玻璃纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》GB/T1449 ；《玻璃纖維增強塑料層間剪切強度試驗方法》GB/T1450.1 ;《玻璃纖維增強塑料沖壓式剪切強度試驗方法》GB/T1450.2 ;《玻璃纖維增強熱固性塑料耐化學介質性能試驗方法》GB/T3857 ;《導電和抗靜電纖維增強塑料電阻率試驗方法》GB/T15738-2008 ;《玻璃纖維增強塑料燃燒性能試驗方法》GB/T8924-88 ；《玻璃纖維增強塑料老化性能試驗方法》GB/T2573 ；《建筑結構荷載規范》GB50009-2001。
[0170]實施例1
[0171]本實施例的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層、中間結構層和外保護層，直徑為7.2米。
[0172]其中，內襯功能層由內向外包括表面氈層和噴射紗層，厚度為1.2_。
[0173]中間結構層由內向外4個結構亞層1、2個附加結構單層及I個最外結構單層構成，結構為 S1-S1-F1-F2-S1-S1-Y1，總厚度為 14.2mm。
[0174]外保護層為膠衣層,厚度為0.25mm。
[0175]實施例2
[0176]本實施例的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層、中間結構層和外保護層，直徑為7.2米。
[0177]其中，內襯功能層由內向外由碳纖維氈層、表面氈層和噴射紗層構成，厚度為1.5mm。
[0178]中間結構層由內向外結構為S1-S1-F1-S1-S2-F1-F2-S1-S4，中間結構層的總厚度為 16.Smnin
[0179]外保護層為膠衣層，厚度為0.25mm。
[0180]實施例3
[0181]本實施例的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層、中間結構層和外保護層，直徑為7.2米。
[0182]其中，內襯功能層由內向外由碳纖維氈層、表面氈層、噴射紗層和網格布層構成，厚度為1.9mm。
[0183]中間結構層由內向外結構為S1-S2-S1-F1-F2-S3-F1-F2-S1-Y2，中間結構層的總厚度為17.5mm。
[0184]外保護層由內向外由表面租層和膠衣層構成,總厚度為0.5mm。
[0185]實施例4
[0186]本實施例的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層、中間結構層和外保護層，直徑為8.5米。
[0187]其中，內襯功能層由內向外由碳纖維氈層、表面氈層和噴射紗層構成，厚度為
1.46mm。
[0188]中間結構層結構為 S1-S1-S1-F1-F2-S1-S1-S1-S2-S4-Y1，總厚度為 17.8mm。[0189]外保護層由內向外由表面租層、網格布層和膠衣層構成,厚度為0.66mm。
[0190]實施例5
[0191]本實施例的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層、中間結構層和外保護層，直徑為7.2米。
[0192]其中，內襯功能層由內向外由碳纖維氈層、網格布層、表面氈層、噴射紗層和網格布層構成，厚度為2.04mm。
[0193]中間結構層由內向外結構為S1-S2-F1-F2-S1-S3-S2-F1-F2-S1-S4，中間結構層的總厚度為17.5mm。
[0194]外保護層由內向外由表面租層和膠衣層構成,厚度為0.55mm。
[0195]實施例6
[0196]本實施例的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層、中間結構層，直徑為8米。
[0197]其中，內襯功能層由內向外由碳纖維氈層、表面氈層、噴射紗層和網格布層構成，厚度為1.86mm。
[0198]中間結構層由內向外結構為S1-S1-S1-F1-F2-S1-S3-S1-F1-F2-S1-S1-Y2，中間結構層的總厚度為16.8mm。
[0199]實施例7
[0200]本實施例的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層、中間結構層和外保護層，直徑為6.5米。
[0201]其中，內襯功能層由內向外由碳纖維氈層、網格布層、表面氈層、噴射紗層和網格布層構成，厚度為2.1mm。
[0202]中間結構層結構為S1-S1-F2-S1-S1-Y2，總厚度為12.8mm。
[0203]外保護層由內向外由表面租層、網格布層和膠衣層構成，厚度為0.64mm。
[0204]實施例8
[0205]本實施例的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層、中間結構層和外保護層，直徑為9米。
[0206]其中，內襯功能層由內向外由碳纖維氈層、表面氈層和噴射紗層構成，厚度為
1.56mm0
[0207]中間結構層由內向外結構為S1-S1-S2-F1-F2-S1-S1-S4-F1-S1-F2-S1-S1-Y1，中間結構層的總厚度為17.2mm。
[0208]外保護層由內向外由表面租層和膠衣層構成,厚度為0.5mm。
[0209]實施例9
[0210]本實施例的玻璃鋼煙囪，包括內襯功能層、中間結構層和外保護層，直徑為7米。
[0211]其中，內襯功能層由內向外由碳纖維氈層、表面氈層、噴射紗層和網格布層構成，厚度為1.86mm。
[0212]中間結構層由內向外結構為S1-S2-S1-F1-F2-S1-S3-S1-S2，中間結構層的總厚度為 13.Smnin
[0213]外保護層由內向外由表面租層和膠衣層構成，總厚度為0.52mm。
[0214]實施例10
[0215]經檢測，實施例1-9制備的玻璃鋼煙囪的環向拉伸強度大于235MPa，模量大于19.0GPa,軸向拉伸強度大于IlOMPa,模量大于12.5GPa ;環向彎曲強度大于250MPa,模量大于18.0GPa,軸向彎曲強度大于140MPa,模量大于11.0GPa ;環向壓縮強度大于260MPa,模量大于12.0GPa，軸向壓縮強度大于200MPa，模量大于9.0GPa0
[0216]結果表明，本發明的玻璃鋼煙囪不僅在環向上，而且在軸向上均可以滿足對大型火力發電廠煙囪力學性能的要求，可以用于大型火力發電廠的煙囪。
[0217]實施例11
[0218]將實施例5制備的高度為240m的一個玻璃鋼煙囪(直徑7.2米)作為煙囪內筒，懸吊在鋼筋混凝土外筒的頂部，在某大型火力發電廠中作為煙?對其功能性和力學性能進行考察。
[0219]一年后，玻璃鋼煙囪整體無縫，未出現開裂、滲漏、脫落、成片起鼓、老化等問題，完整性好。且未發現明顯腐蝕，耐腐蝕性好。能夠承受軸向上巨大的重力荷載，也滿足環向力學性能要求。
[0220]對比例I — 3
[0221]在研制過程中，發明人還制作測試了多種不同結構的玻璃鋼煙囪。這些對比例中的玻璃鋼煙軋其內襯功能層、和外保護層與實施例7的相同，不同點主要在于中間結構層，代表性的中間結構層的構成如下表I所示。
[0222]其中Sla:同實施例7的SI，不同點在于省略噴射紗層。Slb:同實施例7的SI，不同點在于省略單向布層。Slc:同實施例7的SI，不同點在于纏繞紗纏繞角度為20度。
[0223]表I對比例和實施例的玻璃鋼煙囪的中間結構層結構和性能比較結果
[0224]
【權利要求】
1.一種玻璃鋼煙囪，其特征在于，所述玻璃鋼煙囪筒壁包括內襯功能層、中間結構層和任選的外保護層，所述中間結構層包括至少一個結構亞層，自所述玻璃鋼煙囪的內部至外部，所述結構亞層包括: 結構單層A-結構單層B-結構單層C-結構單層D， 其中，結構單層A為噴射紗層或單向布層； 結構單層B為無或環向纏繞層； 結構單層C為噴射紗層或單向布層； 結構單層D為環向纏繞層； 并且當結構單層A為噴射紗層時，結構單層C為單向布層；或結構單層A為單向布層時，結構單層C為噴射紗層；和 所述中間結構層的厚度為t，且8≤t < 18mm。
2.如權利要求1所述的玻璃鋼煙囪，其特征在于，所述環向纏繞層中，纏繞紗的纏繞角度為40-90度，較佳地，纏繞角度為75-90度，更佳地，纏繞角度為80-90度。
3.如權利要求1所述的玻璃鋼煙囪，其特征在于，所述結構亞層的數量為2-12個。
4.如權利要求3所述的玻璃鋼煙囪，其特征在于，在各所述結構亞層之間可以設置附加結構單層，所述附加結構單層為單向布層、環向纏繞層、噴射紗層、表面氈層、或其組合。
5.如權利要求1所述的玻璃鋼煙囪，其特征在于，所述中間結構層還包括與所述外保護層相接的最外結構單層，所述最外結構單層為噴射紗層或環向纏繞層。
6.如權利要求5所述的玻璃鋼煙囪，其特征在于，所述最外結構單層與所述結構亞層之間可以設置附加結構單層，所述附加結構單層為單向布層、環向纏繞層、噴射紗層、表面氈層、或其組合。
7.如權利要求1所述的玻璃鋼煙囪，其特征在于，所述結構亞層的厚度為1.5-5mm ;和/或 各結構單層的厚度為0.2-4mm。
8.如權利要求1-7任一項所述的玻璃鋼煙囪，其特征在于，所述噴射紗層的纖維面密度為100g/m2-800g/m2，樹脂含量為50wt%-80wt%，以所述噴射紗層的總重量計；和/或 所述單向布層的纖維面密度為200g/m2-600g/m2，樹脂含量為30wt%-60wt%，以所述單向布層的總重量計；和/或 所述環向纏繞層的纖維面密度為300g/m2-3000g/m2，樹脂含量為25wt%-50wt%，以所述環向纏繞層的總重量計。
9.如權利要求1-8任一項所述的玻璃鋼煙囪的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (a)制作內襯功能層； (b)在所述內襯功能層外鋪設(制作)所述中間結構層，以及任選的 (c)在所述中間結構層外鋪設(制作)所述外保護層得到所述玻璃鋼煙囪； 或包括以下步驟: (a)提供內襯功能層、中間結構層，以及任選的外保護層； (b)將所述內襯功能層、中間結構層，以及任選的外保護層組裝成所述玻璃鋼煙囪； 優選地，采用以下步驟制備所述結構亞層:(i)提供一基面； (?)在所述基面的外周鋪設(制作)所述結構單層A ; (iii)在所述結構單層A的外周鋪設(制作)所述結構單層B； (iv)在所述結構單層B的外周鋪設(制作)所述結構單層C； (v)在所述結構單層C的外周鋪設(制作)所述結構單層D； 當所述結構單層B為無時，省略步驟(c)，在所述結構單層A的外周鋪設所述結構單層C0
10.一種煙囪，包括煙囪外筒和煙囪內筒，其特征在于，所述煙囪內筒為1-4個如權利要求1-8任一項所述的玻 璃鋼煙囪。
【文檔編號】E04H12/28GK103541579SQ201310524511
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】干夢軍, 黎大勝, 徐勍, 陳飛, 楊薇, 胡仕林, 侯銳鋼, 姚楠 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設計院, 華東理工大學