[發明專利]一種工業級大絲束碳纖維復合高壓氣瓶的生產方法

無效

• 申請號: 201310281185.3
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103527920A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 閻泳;單曙光;宋佑濤;金全國
• 申請（專利權）人: 江蘇久維壓力容器制造有限公司
• 主分類號: F17C1/06
• 分類號: F17C1/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王華

技術領域

本發明屬于高壓氣瓶的技術領域，尤其涉及增強纖維復合層的高壓氣瓶。?

背景技術

高壓氣瓶主要用于高壓氣體，如醫用氧氣、氮氣等液態的儲存，要求能承受20～30MPa的高壓。因此制造的氣瓶必須要求很高的氣密性，氣瓶瓶嘴的封口都采用高熱旋轉碾壓技術進行封口。普通的高壓氣瓶為了確保在工作壓力下的安全使用，氣瓶厚度較大，造成高壓氣瓶重量大、攜帶不便且成本增加。?

另外，為了使高壓氣瓶輕量化，已經有金屬內襯復合材料的壓力容器，由于高性能碳纖維具有非常高的比強度和比剛度，很適合生產輕質高壓氣瓶。通過將浸漬過環氧樹脂的連續碳纖維按照特殊方式纏繞在金屬內襯表面形成承載保護層。目前碳纖維包括小絲束和大絲束，通常生產碳纖維纏繞復合材料高壓氣瓶采用小絲束，但陳本較高；如果使用工業級大絲束碳纖維，由于大絲束碳纖維與樹脂的浸漬效果差，纏繞張力控制不均勻使得其難以在高壓氣瓶的碳纖維纏繞復合材料中得以應用。?

發明內容

發明目的：針對上述現有存在的問題和不足，本發明的目的是提供了一種工業級大絲束碳纖維復合高壓氣瓶的生產方法，直接使用大絲束碳纖維料條作為纏繞材料避免碳纖維的浸漬效果差，提高了纏繞碳纖維復合材料的力學強度。?

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：一種工業級大絲束碳纖維復合高壓氣瓶的生產方法，包括以下步驟：?

步驟1：首先對金屬瓶體進行除除銹處理，并經過除油清洗，確保金屬瓶體表面清潔；

步驟2：在金屬瓶體表面涂覆一層聚氨酯或環氧樹脂層，并進行固化；

步驟3：將環氧樹脂、固化劑和促進劑按比例混合配成環氧樹脂浸漬液，確保粘度在600～750mPa·s，直接使用碳纖維料條并經過環氧樹脂浸漬液浸漬后，在金屬瓶體表面進行纏繞，纏繞張力控制在250N～50N之間，并逐漸遞減；

步驟4：在60～90℃下進行半固化，清除多余的環氧樹脂；然后在120～180℃下進行固化得到碳纖維復合層；

步驟5：最后在固化的碳纖維復合層表面制備玻璃鋼保護層。

作為優選，所述碳纖維料條是由工業級的連續碳纖維束在擠出機頭經過熱固性塑料浸漬后，在牽引機的牽引下并經過冷卻固化形成。?

作為優選，所述碳纖維料條的直徑為2～3mm。?

作為優選，步驟3所述碳纖維料條的纏繞方式為螺旋纏繞和環向纏繞的組合方式。?

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：直接采用產品級的具有較好浸潤效果的大絲束碳纖維料條避免了大絲束碳纖維浸潤效果差的缺點，提高了纏繞碳纖維復合層的承載強度。?

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，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，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。?

本發明公開的工業級大絲束碳纖維復合高壓氣瓶的生產方法，是為了解決目前纏繞碳纖維復合高壓氣瓶難以采用價格更低廉的工業級大絲束碳纖維，由于其難以被例如環氧樹脂或聚氨酯等熱固性樹脂所完全浸潤，使得纏繞得到的碳纖維復合層的力學強度達不到要求。因此本發明開發出直接使用大絲束碳纖維料條進行纏繞，由于大絲束碳纖維料條是成品，具有相對較高的浸潤度；而直接采用產品級的大絲束料條本身具有較好的浸潤度，避免了大絲束碳纖維在纏繞時浸潤效果差。以下對生產方法具體說明：?

步驟1：首先對金屬瓶體進行除除銹處理，并經過除油清洗，確保金屬瓶體表面清潔；

步驟2：在金屬瓶體表面涂覆一層聚氨酯或環氧樹脂層，并進行固化；

步驟3：將環氧樹脂、固化劑和促進劑按比例混合配成環氧樹脂浸漬液，確保粘度在600～750mPa·s，直接使用直徑為2～3mm的碳纖維料條并經過環氧樹脂浸漬液浸漬后，在金屬瓶體表面進行纏繞，纏繞張力控制在250N～50N之間，并逐漸遞減；

步驟4：在60～90℃下進行半固化，清除多余的環氧樹脂；然后在120～180℃下進行固化得到碳纖維復合層；

步驟5：最后在固化的碳纖維復合層表面制備玻璃鋼保護層。

所述碳纖維料條是由工業級的連續碳纖維束在擠出機頭經過熱固性塑料浸漬后，在牽引機的牽引下并經過冷卻固化形成。?