维复合材料为耐压舱体的基体，以满足深海高压环境使用，第二、采用高分子弹性 材料，解决了复合材料高压状态下渗漏和密封问题，第三、舱体外层加装由耐磨、耐低温、抗 冲击材料超高分子量聚乙烯制造的内、外防护层，以满足深海低温恶劣的工作环境。第四、 两端采用经过优化设计椭球形端盖，以提高耐压强度。该碳纤维高分子复合材料耐压舱体 的重量可比同规格的金属舱减少40%-60%，这就意味着在深海探测中可搭载更多的科学仪 器，具有优越的性能价格比，由于轻型高分子复合材料具有耐高压、高温的优良性能，其在 航海、航空和航天等领域中有着广泛的应用，目前使用此项技术制作的系列耐压舱已具备 耐深海3000米高压的能力，使用该技术制作的轻型复合材料深海耐压舱，也可作为通用耐 压容器，广泛地用于R〇V(Remote Operated Vehicle，遥控潜器）、AUV(Autonomous Underwater Vehicle，自主式水下潜器）、潜标、水下滑翔机等多种海洋观测平台。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 附图1为本技术方案中耐压舱体的结构示意简图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
[0025]如图1所示，一种新型碳纤维高分子复合材料耐压舱体，该耐压舱体包括圆筒状的 舱体和位于舱体两端的端盖两个部分，其特征在于:所述的舱体由内至外依次为内防护层、 碳纤维桶体、防渗层、外防护层，舱体两端通过连接件和密封圈与端盖密封连接，且舱体与 连接件胶接。内防护层经过丁晴橡胶改性的环氧树脂和外防护层的材质为超高分子量聚乙 烯材质，其厚度为2~3mm，该厚度范围可根据使用环境确定，防渗层的材质为经过丁晴橡胶 改性的环氧树脂或聚氨酯弹性体中的一种，端盖7为椭球形端盖，其长短轴比为2,端盖的材 质为钛合金或铝合金，优选材质为七系铝合金7505-T6;碳纤维筒体为由T700S和M40J两种 材料缠绕制备而成。
[0026]其中，7系铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝，该合金是20世纪40年代末期就已应用 于飞机制造业，至今仍在航空工业上得到广泛应用的超高强度变形铝合金。其特点是，固溶 处理后塑性好，热处理强化效果特别好，在150°C以下有高的强度，并且有特别好的低温强 度;焊接性能差;有应力腐蚀开裂倾向；需经包铝或其他保护处理使用。双级时效可提高合 金抗应力腐蚀开裂的能力。在退火和刚淬火状态下的塑性稍低于同样状态的2A12.稍优于 7A04，板材的静疲劳.缺口敏感，应力腐蚀性能优于7A04.密度为2.75。
[0027]碳纤维复合材料耐压舱体通过有限元力学分析，耐压舱筒体主要是环向失稳和环 向、轴向强度，体复合材料的铺层设计需满足强度要求下，提高环向弹性模量。碳纤维复合 材料增强材料采用T700S，M40J两种材料缠绕制备，筒体两端连接件和端盖材料均为铝合 金7075-T6,胶体为环氧树脂E51及固化剂WH-I或甲基四氢苯酐、促进剂DMP-30等添加剂;其 材料性能如下表1: 表1碳纤维基本性能
本发明同时公开了如上所述的一种新型碳纤维高分子复合材料耐压舱体的制作工艺， 其特征在于该制作工艺包括以下步骤： A模具准备：首先根据舱体的图纸要求，加工耐压舱体用的碳纤维桶体2的模具，模具 为碳钢经机械加工、磨削而成;然后将模具安装至全自动四轴碳纤维缠绕机上，模具外表面 喷涂液体石蜡作为隔离剂。
[0028] B胶料配制：按照环氧树脂：固化剂:添加剂=100:80~90 :0.6~0.8的重量比，依次 将环氧树脂、固化剂、添加剂投入到混料机中，用搅拌器按照200-300转/分钟进行连续定向 匀速搅拌10-15分钟，得到混合胶体。
[0029] C碳纤维筒体缠绕:将步骤B中制得的混合胶体缓慢投入到水浴加热的浸胶槽内， 混合胶体温度控制在50-60°C;在张力器的作用下，将碳纤维丝通过浸胶槽，使胶液充分浸 润到纤维内，按照力学要求和增强纤维的铺层设计，将浸好混合胶体的碳纤维T700S和M40J 按照不同的角度，螺旋、环向的混合形式缠绕在步骤A的模具上，达到一定层数和厚度，满足 其强度要求;其中，在缠绕过程中的张力控制在100-200N，并根据铺层厚度逐渐递减，以保 证整个壳体含胶量为25-30%。
[0030] D碳纤维筒体的固化:将步骤C缠绕完成的碳纤维筒体连同模具一起放入固化炉内 进行旋转离心固化，其整个固化过程中的模具及工件为离心旋转状态，离心速率为75-100 转/分钟，匀速状态，并提供热风内循环，其固化步骤如下： 1、 在30-40分钟内将固化炉温度升至80-90° C，并在此温度下固化100-120分钟； 2、 在30分钟内将固化炉温度升至120-130° C，保温100-120分钟后，将固化炉温度升至 160° C，保温240分钟； 3、 自然降温到80° C后，脱模备用。
[0031] E碳纤维筒体与连接件的胶接:将步骤D固化好的碳纤维筒体通过机械加工达到图 纸要求的尺寸，然后将事先按技术要求加工完成的连接件胶接面进行喷砂处理，用改性环 氧树脂胶粘剂将壳体与两端连接进行胶接固化，并至固化后将胶接件按照图纸加工到所需 尺寸。
[0032] F碳纤维筒体防渗层的加工：首先将加工好的碳纤维筒体表面用100目细砂轮磨 肖IJ，再用二氯甲烷溶剂清洗后，然后用去离子水清洗，并在60-70°C环境下烘干后，在碳纤维 筒体表面涂刷偶联剂，室温下停放20-30分钟使表面偶联剂挥发干燥，最后将经过丁晴橡胶 改性的环氧树脂或聚氨酯弹性体中的一种材质喷涂、固化在耐压筒体表面，形成防渗层，并 进行气密性试验。由于碳纤维增强缠绕成型工艺制作的耐压舱体，虽然能满足强度需求，但 在较高的外压作用下，渗漏是造成耐压舱体无法正常使用的主要原因，因此该耐压舱体碳 纤维筒体的防渗层加工尤为重要，该步骤中的固化工艺可根据防渗材料的需求进行操作。
[0033] G碳纤维筒体外防护层的加工:将超高分子量聚乙烯根据需要加工成管材，管材内 径比耐压舱壳体外径小2-3mm，管材内表面进行电晕活化处理，将步骤F通过气密试验合格 的碳纤维筒体清洗干净后和高分子聚乙烯管材放到热风循环的烘箱内加热，烘箱温度控制 在70-80° C，加热至超高分子聚乙烯管膨胀未变形，然后将碳纤维筒体表面涂刷粘胶剂，将 热膨胀的超高分子聚乙烯管材套在耐压壳体表面，放入烘箱内固化110-120°C，旋转保温40 分钟，自然降温至常温，超高分子聚乙烯管冷却收缩使其与碳纤维桶体紧密结合;按图纸加 工到所需尺寸。
[0034] H碳纤维筒体内防护层的加工:将组装好的筒体，经加热炉加热到50-60 °C .将经丁 晴橡胶改性的环氧树脂均匀地喷涂到筒体内壁，厚度为0.5-0.6mm，在80°C温度下固化40-60分钟，形成内防护层。
[0035] 由于耐压舱体工作外部环境十分恶劣，耐压舱体外必须加装防护层，以防止外力 对壳体的撞击，造成表面防渗层损坏，因此选择抗冲击强度较高的超高分子量聚乙烯作为 外防护层材料非常适合，既能满足强度需求，又能满足塑性变形需要。