一種碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶，包括金屬內(nèi)襯，以及依次設(shè)在金屬內(nèi)襯外表面的的纏繞碳纖維復(fù)合層和外保護層；其中，所述纏繞碳纖維復(fù)合層的制備過程為：將環(huán)氧樹脂和固化劑混合得到膠狀溶液，并在該膠狀溶液中加入短切碳纖維得到環(huán)氧樹脂浸漬液，然后將連續(xù)碳纖維經(jīng)過環(huán)氧樹脂浸漬液浸漬后，在金屬內(nèi)襯外表面進(jìn)行纏繞，并經(jīng)過固化去除多余樹脂得到纏繞碳纖維復(fù)合層。本發(fā)明采用摻雜有短切碳纖維的纏繞碳纖維復(fù)合層，提高了單束碳纖維間及層間的結(jié)合強度和抗剪切強度，加強了高壓氣瓶的承載強度和防碰撞性能。
【專利說明】一種碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高壓氣瓶的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及增強纖維復(fù)合層的高壓氣瓶。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓氣瓶主要用于高壓氣體，如醫(yī)用氧氣、氮氣等液態(tài)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(zhuǎn)碾壓技術(shù)進(jìn)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。
[0003]另外，為了使高壓氣瓶輕量化，已經(jīng)有金屬內(nèi)襯復(fù)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(chǎn)輕質(zhì)高壓氣瓶。通過將浸潰過環(huán)氧樹脂的連續(xù)碳纖維按照特殊方式纏繞在金屬內(nèi)襯表面形成承載保護層，但由于連續(xù)碳纖維在金屬內(nèi)襯表面纏繞實際為單絲纏繞，單絲與單絲之間的結(jié)合力相對較低，同時形成的層與層之間的抗剪切強度相對較弱。尤其是在高壓氣瓶實用過程中出現(xiàn)碰撞時，造成高壓氣瓶的耐高壓強度降低，對安全使用造成隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供了一種碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶，具有更高的工作壓強。
[0005]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶，包括金屬內(nèi)襯，以及依次設(shè)在金屬內(nèi)襯外表面的的纏繞碳纖維復(fù)合層和外保護層；其中，所述纏繞碳纖維復(fù)合層的制備過程為:將環(huán)氧樹脂和固化劑混合得到膠狀溶液，并在該膠狀溶液中加入短切碳纖維得到環(huán)氧樹脂浸潰液，然后將連續(xù)碳纖維經(jīng)過環(huán)氧樹脂浸潰液浸潰后，在金屬內(nèi)襯外表面進(jìn)行纏繞，并經(jīng)過固化去除多余樹脂得到纏繞碳纖維復(fù)合層。
[0006]所述連續(xù)碳纖維經(jīng)過環(huán)氧樹脂浸潰液浸潰后，總碳纖維的含量為55?80%。
[0007]所述浸潰后的連續(xù)碳纖維在金屬內(nèi)襯的纏繞方式為:金屬內(nèi)襯的筒體段采用螺旋纏繞環(huán)向纏繞的組合；金屬內(nèi)襯的封頭段采用螺旋纏繞和平面纏繞的組合。
[0008]所述外保護層采用玻璃鋼。
[0009]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明采用摻雜有短切碳纖維的纏繞碳纖維復(fù)合層，提高了單束碳纖維間及層間的結(jié)合強度和抗剪切強度，加強了高壓氣瓶的承載強度和防碰撞性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明所述碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]其中，金屬瓶體1、纏繞碳纖維復(fù)合層2、外保護層3。【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0013]如圖1所示，一種碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶，采用不銹鋼、鋁合金或鈦合金制成金屬內(nèi)襯，并在金屬內(nèi)襯外表面纏繞連續(xù)碳纖維形成纏繞碳纖維復(fù)合層。本發(fā)明的技術(shù)點在于:所述連續(xù)碳纖維在經(jīng)過環(huán)氧樹脂浸潰時，在普通的熱固性環(huán)氧樹脂中摻入5?10%的短切碳纖維，使得連續(xù)碳纖維浸潰后攜帶有短切碳纖維，并在金屬內(nèi)襯上纏繞，并經(jīng)過固化后得到纏繞碳纖維復(fù)合層。由于短切碳纖維在復(fù)合層中時雜亂無章的分布，能提高單束連續(xù)碳纖維之間以及層之間的結(jié)合力和抗剪切強度，進(jìn)而提高纏繞碳纖維復(fù)合層的承載強度。經(jīng)過多次試驗，經(jīng)過浸潰后的連續(xù)碳纖維中總碳纖維含量優(yōu)選在60?75%。并經(jīng)過固化。最后在最外表面制備一層玻璃鋼作為外保護層。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶，其特征在于:包括金屬內(nèi)襯，以及依次設(shè)在金屬內(nèi)襯外表面的的纏繞碳纖維復(fù)合層和外保護層；其中，所述纏繞碳纖維復(fù)合層的制備過程為:將環(huán)氧樹脂和固化劑混合得到膠狀溶液，并在該膠狀溶液中加入短切碳纖維得到環(huán)氧樹脂浸潰液，然后將連續(xù)碳纖維經(jīng)過環(huán)氧樹脂浸潰液浸潰后，在金屬內(nèi)襯外表面進(jìn)行纏繞，并經(jīng)過固化去除多余樹脂得到纏繞碳纖維復(fù)合層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶，其特征在于:所述連續(xù)碳纖維經(jīng)過環(huán)氧樹脂浸潰液浸潰后，總碳纖維的含量為55?80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶，其特征在于:所述浸潰后的連續(xù)碳纖維在金屬內(nèi)襯的纏繞方式為:金屬內(nèi)襯的筒體段采用螺旋纏繞環(huán)向纏繞的組合；金屬內(nèi)襯的封頭段采用螺旋纏繞和平面纏繞的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述碳纖維復(fù)合材料高壓氣瓶，其特征在于:所述外保護層采用玻璃鋼。
【文檔編號】F17C1/00GK103499013SQ201310282249
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】閻泳, 單曙光, 宋佑濤, 金全國 申請人:江蘇久維壓力容器制造有限公司