一种工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法，包括以下步骤：在金属瓶体表面涂覆一层聚氨酯或环氧树脂层，并进行固化；配制环氧树脂浸渍液，确保粘度在600～750mPa·s，直接使用碳纤维料条并经过环氧树脂浸渍液浸渍后，在金属瓶体表面进行缠绕，缠绕张力控制在250N～50N之间，并逐渐递减；在60～90℃下进行半固化，清除多余的环氧树脂；然后在120～180℃下进行固化得到碳纤维复合层；最后在固化的碳纤维复合层表面制备玻璃钢保护层。本发明直接采用产品级的具有较好浸润效果的大丝束碳纤维料条避免了大丝束碳纤维浸润效果差的缺点，提高了缠绕碳纤维复合层的承载强度。
【专利说明】一种工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高压气瓶的【技术领域】，尤其涉及增强纤维复合层的高压气瓶。
【背景技术】
[0002]高压气瓶主要用于高压气体，如医用氧气、氮气等液态的储存，要求能承受20?30MPa的高压。因此制造的气瓶必须要求很高的气密性，气瓶瓶嘴的封口都采用高热旋转碾压技术进行封口。普通的高压气瓶为了确保在工作压力下的安全使用，气瓶厚度较大，造成高压气瓶重量大、携带不便且成本增加。
[0003]另外，为了使高压气瓶轻量化，已经有金属内衬复合材料的压力容器，由于高性能碳纤维具有非常高的比强度和比刚度，很适合生产轻质高压气瓶。通过将浸溃过环氧树脂的连续碳纤维按照特殊方式缠绕在金属内衬表面形成承载保护层。目前碳纤维包括小丝束和大丝束，通常生产碳纤维缠绕复合材料高压气瓶采用小丝束，但陈本较高；如果使用工业级大丝束碳纤维，由于大丝束碳纤维与树脂的浸溃效果差，缠绕张力控制不均匀使得其难以在高压气瓶的碳纤维缠绕复合材料中得以应用。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法，直接使用大丝束碳纤维料条作为缠绕材料避免碳纤维的浸溃效果差，提高了缠绕碳纤维复合材料的力学强度。
[0005]技术方案:为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案:一种工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法，包括以下步骤:
步骤1:首先对金属瓶体进行除除锈处理，并经过除油清洗，确保金属瓶体表面清洁； 步骤2:在金属瓶体表面涂覆一层聚氨酯或环氧树脂层，并进行固化；
步骤3:将环氧树脂、固化剂和促进剂按比例混合配成环氧树脂浸溃液，确保粘度在600?750mPa.s，直接使用碳纤维料条并经过环氧树脂浸溃液浸溃后，在金属瓶体表面进行缠绕，缠绕张力控制在250N?50N之间，并逐渐递减；
步骤4:在60?90°C下进行半固化，清除多余的环氧树脂；然后在120?180°C下进行固化得到碳纤维复合层；
步骤5:最后在固化的碳纤维复合层表面制备玻璃钢保护层。
[0006]作为优选，所述碳纤维料条是由工业级的连续碳纤维束在挤出机头经过热固性塑料浸溃后，在牵引机的牵引下并经过冷却固化形成。
[0007]作为优选，所述碳纤维料条的直径为2?3mm。
[0008]作为优选，步骤3所述碳纤维料条的缠绕方式为螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式。
[0009]有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点:直接采用产品级的具有较好浸润效果的大丝束碳纤维料条避免了大丝束碳纤维浸润效果差的缺点，提高了缠绕碳纤维复合层的承载强度。
【具体实施方式】
[0010]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0011]本发明公开的工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法，是为了解决目前缠绕碳纤维复合高压气瓶难以采用价格更低廉的工业级大丝束碳纤维，由于其难以被例如环氧树脂或聚氨酯等热固性树脂所完全浸润，使得缠绕得到的碳纤维复合层的力学强度达不到要求。因此本发明开发出直接使用大丝束碳纤维料条进行缠绕，由于大丝束碳纤维料条是成品，具有相对较高的浸润度；而直接采用产品级的大丝束料条本身具有较好的浸润度，避免了大丝束碳纤维在缠绕时浸润效果差。以下对生产方法具体说明:
步骤1:首先对金属瓶体进行除除锈处理，并经过除油清洗，确保金属瓶体表面清洁； 步骤2:在金属瓶体表面涂覆一层聚氨酯或环氧树脂层，并进行固化；
步骤3:将环氧树脂、固化剂和促进剂按比例混合配成环氧树脂浸溃液，确保粘度在600?750mPa.s，直接使用直径为2?3mm的碳纤维料条并经过环氧树脂浸溃液浸溃后，在金属瓶体表面进行缠绕，缠绕张力控制在250N?50N之间，并逐渐递减；
步骤4:在60?90°C下进行半固化，清除多余的环氧树脂；然后在120?180°C下进行固化得到碳纤维复合层；
步骤5:最后在固化的碳纤维复合层表面制备玻璃钢保护层。
[0012]所述碳纤维料条是由工业级的连续碳纤维束在挤出机头经过热固性塑料浸溃后，在牵弓I机的牵弓I下并经过冷却固化形成。
【权利要求】
1.一种工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1:首先对金属瓶体进行除除锈处理，并经过除油清洗，确保金属瓶体表面清洁； 步骤2:在金属瓶体表面涂覆一层聚氨酯或环氧树脂层，并进行固化； 步骤3:将环氧树脂、固化剂和促进剂按比例混合配成环氧树脂浸溃液，确保粘度在600?750mPa.s，直接使用碳纤维料条并经过环氧树脂浸溃液浸溃后，在金属瓶体表面进行缠绕，缠绕张力控制在250N?50N之间，并逐渐递减； 步骤4:在60?90°C下进行半固化，清除多余的环氧树脂；然后在120?180°C下进行固化得到碳纤维复合层； 步骤5:最后在固化的碳纤维复合层表面制备玻璃钢保护层。
2.根据权利要求1所述工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法，其特征在于:所述碳纤维料条是由工业级的连续碳纤维束在挤出机头经过热固性塑料浸溃后，在牵引机的牵弓丨下并经过冷却固化形成。
3.根据权利要求1所述工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法，其特征在于:所述碳纤维料条的直径为2?3mm。
4.根据权利要求2所述工业级大丝束碳纤维复合高压气瓶的生产方法，其特征在于:步骤3所述碳纤维料条的缠绕方式为螺旋缠绕和环向缠绕的组合方式。
【文档编号】F17C1/06GK103527920SQ201310281185
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】阎泳, 单曙光, 宋佑涛, 金全国 申请人:江苏久维压力容器制造有限公司