[实用新型]混杂纤维增强热固树脂纳米复合材料沼气池

说明书

一.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浇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，但制造工艺较复杂，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1、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。