专利名称：混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池的制作方法
技术领域：
本实用新型属于沼气实用技术领域，特别涉及一类混杂纤维增强热固树脂纳 米复合材料沼气池。
二.
背景技术：
沼气是一种重要的、廉价的、可再生的具有巨大发展潜力的生物能源，是有 机物质在厌氧条件下经微生物发酵消化作用而生成的一种可燃性气体，其主要成 分是甲烷和二氧化碳。通过厌氧发酵消化技术处理农、牧业生产的副产品和城市 废弃的有机物质，既能生产沼气持续获得净洁的可再生能源，又能有效地保护、 改善生态环境，变废为宝，产生良好的经济社会效益，已受到世界各国的广泛重 视，其发展前景极为广阔。
沼气池主要由发酵间和储气室组成，是用来容纳各种有机物质和水进行微生 物厌氧发酵产生和积储沼气的一种密封装置，又称发酵罐、厌氧消化器、沼气发 生器等，是人工生产沼气的关键核心设备。就建造沼气池体所用材料而言，目前 国内外所使用的沼气池主要有砖/混凝土结构、钢筋混凝土结构和钢材、塑料、 聚酯玻璃钢等，前两者为现场砌筑和绕注混凝土整体型沼气池，而后三者为工厂 化生产的组装型沼气池。
由于砖和混凝土均为脆性多孔性材料，在其结构中存有大量毛细孔、气孔和 微裂纹，且在外力、振动、冻融等条件下孔隙会不断产生、扩展，致使密封性变 坏，很不利于沼气、沼液存储，但其造价低，易施工，现仍为户用沼气池的主导 品种。钢制沼气池强度高、制造工艺成熟，适合于系列化、标准化、大批量生产， 但易锈蚀、易结垢、价格高、不适于农村埋地使用；塑料沼气池耐腐蚀、耐磨损、 不结垢、密封好，但制造工艺较复条，工装模具投入高，原材料价贵，材料弹性 模量低，整体易变形，其推广应用受制约；聚酯玻璃钢沼气池重量轻、强度高、 耐腐蚀、不结垢，且成型工艺灵活，运输安装方便，尽管造价高于混凝土池仍有 较大的推广应用空间，但是按现有玻璃钢沼气池所用的配方和结构分析，由于其 内衬层耐磨性较差、性脆，受冲击易产生微裂纹、分层剥离等破损现象，致使沼 液渗出，沼气外漏，密封破坏，整池失效。近年已多次出现的聚酯玻璃钢沼气池 失效工程实例对此已作出证明。
三. 发明内容
本实用新型的目的在于针对上述背景技术中现有各种材料沼气池的不足之 处，根据沼气池的使用技术要求充分发挥复合材料性能具有可合理设计的优势， 通过采用层合结构、纳米技术和混杂纤维增强等措施，使各层分工合作，各组分 材料相互扬长避短、优势互补，为用户提供一类兼具重量轻、强度高、密封性好、 耐腐蚀、耐磨损、不结垢，使用寿命长综合技术经济效益好的混杂纤维增强热 固树脂基纳米复合材料沼气池。采用该混杂纤维增强、纳米技术、层合结构制造 的复合材料沼气池既适于埋地水压式沼气池，也用适于附着膜型、升流式、折流 式等沼气池。
本实用新型的目的是这样实现的先按照沼气池的设计图样和复合材料配方 及其铺层结构形式采用手糊工艺、缠绕工艺等制造沼气池的构件和辅件，再通过 组合定位、树脂粘接和螺栓紧固、密封连接等方式将构件组合在一起，即可制成
纳米复合材料沼气池。该沼气池构件和辅件的壁均为层合结构，由内向外依次为 功能内衬层l、次内层2、强度层3和外表层4。其配方、铺层结构和功能分述 如下。
本实用新型混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池的功能内衬层1是 用加有适量碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝等无机纳米微粒中一种和针状硅灰石 短纤维的不饱和聚酯、环氧、酚醛等热固性树脂中的一种浸渍粘接合成纤维无纺 布或玻璃纤维表面毡制成的耐磨损、耐腐蚀、抗冲击的富树脂层。
本实用新型混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池的次内层2是用中 碱或无碱玻璃纤维连续毡或短切玻璃纤维增强加有针状硅灰石短纤维和无机纳 米微粒的不饱和聚酯、环氧、酚醛等热固树脂中的一种制成的耐腐蚀抗渗透层。
本实用新型混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池的强度层3是用中 碱或无碱的无捻玻璃纤维方格布手糊成型或玻璃纤维与钢丝夹芯混杂，分层缠绕 增强加有水合氧化铝等无机微粉填料的热固树脂，是沼气池强度、刚度主结构层。
本实用新型混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池的外表层4是用玻 璃纤维无纺布增强加有针状硅灰石短纤维的不饱和聚酯、环氧、酚醛等热固树脂 中的一种制成的富树脂层，可有效提高外表层的密封性和抗反向渗透性。
本实用新型与现有技术相比由于分层使用纳米微粒、合成纤维表面毡、无机 矿物纤维、玻璃纤维及其织物、微粉填料等共同协效、增强、改善复合材料的力 学性能和耐磨、抗渗密封性能等，以保证该沼气池长期安全可靠工作。
本实用新型的有益效果是可根据其使用技术要求，在与聚酯玻璃钢、塑料、 钢制沼气池相比其综合成本基本不变的前提下，可使纳米复合材料沼气池重量 轻、强度高、密封性好、性价比优，更适合于工厂化生产，以满足沼气产业迅速 发展的需要其生态效益、经济社会效益显著，推广应用前景广阔。
四.
附图l.混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池示意图
图中，l功能内衬层，2次内层，3强度层，4外表层，5进污水口， 6储气室，
7沼气出口， 8出水口， 9发酵间，10底座
附图2.混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池壁层合结构示意图 图中，l功能内衬层，2次内层，3强度层，4外表层
五.具体实施方式
下面结合实施例对实用新型作进一步详述 实施例l
混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池储气室，如附图1所示储气室6 为扁球壳状构件，采用手糊工艺制造，其操作步骤如下(l)首先在预制好的扁球 壳状石裔阳模表面均匀喷刷脱模剂，保证成膜连续、平整、光滑；(2)将适量的纳 米二氧化硅或其它无机纳米微粒和针状硅灰石纤维分别加入不饱和聚酯、环氧、 酚醛等热固树脂一种之中，分散均匀，加入固化剂，促进剂配成胶液。将胶液均 匀喷涂、刷涂于模具表面不低于0.2mm的一层之后，再将经胶液浸渍过的合成纤 维无纺布或玻璃纤维表面毡铺覆、粘贴于模具上，制备功能内衬层l; (3)用与制 备功能内衬层1相同的配方树脂胶液浸渍玻璃纤维连续毡或缝合毡并均匀铺覆、 粘贴于功能内衬层之上，制成厚度不小于2mm的次内层2; (4)配制加入适量水合 氧化铝微粉填料的树脂胶液，将经此胶液浸渍过的无捻玻璃纤维粗纱方格布一层 层铺覆、粘贴、压实于次内层之外，直至该层的设计厚度，制成强度层3; (5)配 制加入适量针状硅灰石纤维和硫酸钡微粉的树脂胶液，将经此胶液浸渍过的玻璃
纤维表面毡均匀铺覆、粘贴于强度层之外，并再在其表面喷、涂一层不低于0.2 咖的富树脂层，制成厚度不小于0. 5 mm的外表面层4; (6)待制品固化脱模，经修 整，并粘接安装上沼气出口 7连接件之后即制为该沼气池储气室。 实施例2
混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池发酵间，如附图1所示发酵间9 为圆柱筒状构件，采用缠绕工艺制造，其操作步骤如下U)把组合式圆筒芯模放 置于缠绕机上，并进行脱模剂处理；(2)将适量的纳米二氧化硅或其它无机纳米微 粒和针状硅灰石纤维分别加入不饱和聚酯、环氧、酚醛等一种热固树脂热固树脂 之中，分散均匀配成胶液。将其均匀喷涂于芯模表面不低于0. 2咖一层之后再将 经胶液浸渍过的合成纤维无纺布条或玻璃纤维表面毡布条缠绕于芯模上，制备功 能内衬层1; (3)用与制备功能内衬层1相同配方的树脂胶液浸渍玻璃纤维连续毡 和玻璃纤维纱缠绕于功能内衬层之上，制成厚度不小于2mm的次内层2; (4)用连 续玻璃纤维或玻璃纤维与钢丝夹芯混杂，分层缠绕增强加入适量水合氧化铝微粉 填料的树脂胶液，至该层的设计厚度，制成强度层3; (5)用环向缠绕玻璃纤维增 强加入适量针状硅灰石纤维和硫酸钡微粉的合成树脂，并在其表面喷、刷一层不 低于0.2咖的富树脂层，制成厚度不小于0. 5 nnn的外表面层4; (6)待制品固化、 脱模，经修整并在其两端分别粘接安装上预制的连接法兰环，在筒身上粘接安装 上预制的进污水口 5和出水口 8连接件之后，即制成该沼气池发酵间。 实施例3
混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池底座，如附图1所示底座10为 圆盘状构件。采用手糊工艺制造，其操作步骤如下(l)用不饱和聚酯、环氧、酚 醛等热固树脂一种加入适量针状硅灰石纤维和硫酸钡微粉配制成热固树脂胶液， 将其均匀喷、刷于经脱模剂处理的玻璃钢阴模表面上不低于0. 2 nm的富树脂层，
再将经胶液浸渍过的玻璃纤维表面毡铺覆、粘贴于模具上，制备外表层4; (2)配 制加入适量水合氧化铝微粉填料的树脂胶液，将经此胶液浸渍过的无捻玻璃纤维 粗纱方格布一层詹铺覆、粘贴、压实于外表层上，直至该层的设计厚'度，制成强 度层3; (3)将适量的纳米碳酸钙或其它无机纳米微粒和针状硅灰石纤维分别加入
不饱和聚酯、环氧、酚醛等热固树脂一种之中配成胶液浸渍玻璃纤维连续毡或缝 合毡并均匀铺覆、粘贴于强度层之上，制成厚度不小于2nm的次内层2; (4)用与 制备次内层2相同的配方树脂胶液浸渍合成纤维无纺布或玻璃纤维表面毡铺覆、 粘贴于次内层上，制备功能内衬层l。 (5)待制品固化脱模，经修整，即制为该沼 气池底座。
将储气室与发酵间、底座连接、密封、组合于一体，即制成一种附着膜型混 杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池。本实用新型未详述的内容均为公知技术。
权利要求1. 混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池，其特征在于沼气池壁为层合结构，由内向外依次为功能内衬层〔1〕、次内层〔2〕、强度层〔3〕和外表层〔4〕。
2. 根据权利要求l所述的纳米复合材料沼气池，其特征在于功能 内衬层U)为混杂纤维增强加有无机纳米微粒的不饱和聚脂、环氧、 酚醛等热固树脂中一种的耐腐蚀、耐磨损富树脂层。
3. 根据权利要求1所述的混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池，其特征在于次内层〔2〕为混杂纤维增强加有无机纳米微粒的 热固树脂耐腐蚀、抗渗透层。
4. 根据权利要求1所述的混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池，其特征在于强度层(3〕为混杂纤维增强热固树脂结构层。
5. 根据权利要求1所述的混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气 池，其特征在于外表层(4〕为混杂纤维增强热固，鄉旨抗老化、抗 反向渗透层。
专利摘要本实用新型涉及一类混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池。该沼气池的壁为层合结构，由内向外依次为功能内衬层1、次内层2、强度层3和外表层4。其特点是其功能内衬层1为含有无机纳米微粒的短纤维增强富树脂层；次内层2为含有矿物短纤维和无机纳米微粒；强度层3为玻璃纤维及其织物或连续玻璃纤维与金属纤维以不同的混杂形式共同增强热固合成树脂；外表层4为含抗老化组分的矿物纤维、玻璃纤维增强层。该复合材料沼气池兼具重量轻、强度高、密封性好、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击，使用寿命长等性能，适于工厂化生产，便于运输安装，生态效益、经济社会效益显著，推广应用前景广阔。
文档编号C12M1/107GK201206143SQ2007200226
公开日2009年3月11日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者李茂国 申请人:李茂国