一种轻型煤气罐及其制备方法与流程

文档序号:21699893发布日期:2020-07-31 23:03阅读:738来源:国知局
一种轻型煤气罐及其制备方法与流程

本发明涉及煤气罐技术领域,具体是一种轻型煤气罐及其制备方法。



背景技术:

煤气罐(液化气钢瓶)是一种用于储藏煤气的容器,由于煤气的压力较大,对容器的材质要求较高,现有技术中的煤气罐一般采用钢材为原料,将钢材冲压成型,再对瓶口进行相应处理,形成钢瓶,受限于材质,其重量较大,不便于携带,一般只能固定作用于厨房中,用途较为单一。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种轻型煤气罐及其制备方法,利用塑料作为瓶胚,利用玻璃纤维丝缠绕形成钢化层,在保证瓶内压力的同时,降低了煤气罐的重量,使其具备便携性,并且安全性能高。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种轻型煤气罐,包括主体,所述主体包括瓶胚、钢化层和保护层,所述瓶胚设有一瓶口,所述瓶口中设置有一用于与气阀连接的连接件;所述钢化层由缠绕在所述瓶胚的外壁上玻璃纤维丝组成;所述保护层由填充在所述钢化层中的缝隙内环氧树脂组成。

进一步地,所述玻璃纤维丝直径为10-22μm,所述钢化层的厚度为0.5cm~5cm;所述瓶胚的成型厚度为5mm~5cm;所述保护层的厚度为1-5mm。

进一步地,所述玻璃纤维丝直径为10-22μm;如果玻璃纤维丝直径小于10μm,则在将玻璃纤维丝缠绕在所述瓶胚的外壁形成钢化层过程中,玻璃纤维丝容易拉断,影响玻璃纤维丝缠绕的效率;如果玻璃纤维丝直径大于22μm,则钢化层外表面会有较大的缝隙,会给煤气罐的安全性造成隐患,故本发明的玻璃纤维丝直径控制在10-22μm。

进一步地,所述连接件呈扁平条状,从所述瓶口的两侧延伸而出,所述连接件的两侧上均设置有连接接口;所述瓶胚上设置刻度以及与所述刻度对应的刻度值。

进一步地,所述轻型煤气罐还包括外罩,所述主体设置在所述外罩内,所述外罩上设有若干刻度孔。

优选的,所述外罩内的底部设置有凸台,所述主体底部设置有与所述凸台匹配的定位凹槽,所述外罩内还设置有用于固定所述主体的支撑杆。

进一步地,所述外罩由以下重量份原料组成:聚碳酸酯60-80份、abs树脂10-20份、双酚a-双(二苯基磷酸酯)10-15份、硅藻土10-15份、苯基三乙氧基硅烷4-6份、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷5-10份、硅酸铝纤维3-5份、纳米二氧化钛5-8份、纳米碳化硅5-8份、三聚磷酸铝5-8份、异丙醇3-5份、抗氧化剂2-5份。

进一步地,所述abs树脂中丙烯腈:1,3-丁二烯:苯乙烯重量比为1:1:2;

聚碳酸酯是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物,有很好的光学性,聚碳酸酯耐弱酸,耐弱碱,耐中性油,聚碳酸酯不耐紫外光,不耐强碱。聚碳酸酯主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高,对缺口敏感,耐有机化学品性,耐刮痕性较差,长期暴露于紫外线中会发黄,和其他树脂一样,聚碳酸酯容易受某些有机溶剂的侵蚀。但是聚碳酸酯具有很高的韧性,树脂可加工制成大的刚性制品聚碳酸酯具有阻燃性,耐磨、抗氧化性。本发明在制备外罩原料中加入了abs树脂,本发明以聚碳酸酯和abs为主要原料制备外罩,利用两种树脂的长短互补的性能;其中1,3-丁二烯为abs树脂提供低温延展性和抗冲击性,但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性,丙烯腈为abs树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质,苯乙烯为abs树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度;将abs树脂中丙烯腈:1,3-丁二烯:苯乙烯重量比设置为1:1:2制得的外罩具有较好的抗冲击、耐磨、耐热、耐化学腐蚀性能。

另外,本发明的外罩中还加入了硅藻土、纳米碳化硅,极大的提高了聚碳酸酯的耐磨性能。本发明的硅藻土的密度2.0-2.2g/cm3,堆密度0.45-0.55g/cm3,比表面积45-60㎡/g,孔体积0.45-0.98m3/g;本发明的硅藻土具有较大的孔隙度,能为原料组分提供优异的表面性能,增容,增稠以及提高附着力,解决了聚碳酸酯的耐磨性差的问题。

所述硅酸铝纤维直径≤20μm、长径比为10:1;本发明的硅酸铝纤维具有较好的耐热性、抗腐蚀性、机械强度,作为外罩的骨架,将外罩的原料组分紧密的结合在一起,对外罩的结构稳定性起到了很好的作用。本发明的硅酸铝纤维具有良好的耐高温、热稳定性并且抗机械振动好、受热膨胀小,与三聚磷酸铝和双酚a-双(二苯基磷酸酯)两种无卤阻燃剂共同使用,极大的增强原料的耐火性能、隔热性能,三种阻燃剂同时使用特别适用于pc/abs体系的阻燃。

本发明采用异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷作为偶联剂,异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷分子中含有两种不同的活性基团-异氰酸酯和乙氧基、苯基三乙氧基硅烷中含有乙氧基,可以用来偶联有机分子和无机填料,增强其粘结性,提高产品的机械、电气、耐水、抗老化等性能。若偶联剂的用量过大,则使得原料组分粘连性变差,若偶联剂用量过少,使得原料分散不好,本发明控制苯基三乙氧基硅烷4-6份、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷5-10份,以使得所制备的外罩具有最好的性能。

本发明所用的抗氧化剂为常规的氧化剂,在此不做特别限定。

本发明二氧化钛的粒径为100-200nm;

本发明纳米碳化硅的粒径为100-150nm;通过添加纳米级碳化硅及纳米级二氧化钛,可以对原料颗粒表面性质进行纳米化改性,使原料颗粒均匀的分散开,增加了原料的流动性,降低原料表面的表面张力;提高了煤气罐外罩的耐火性能、耐磨性性能。

进一步地,所述外罩的厚度为1-5cm。

进一步地,所述的外罩的制备方法,同样是采用吹塑成型的方法制成,在此不做特别限定。

本发明的另一目的在于,提供一种上述煤气罐的制备方法,包括以下步骤:

s10、准备一瓶状模具;

s20、在模具中放置一用于安装气阀的连接件;

s30、将塑料颗粒挤入所述瓶状模具中,通过吹塑工艺吹塑成型瓶胚,此时,连接件与瓶胚固定连为一体;

s40、将玻璃纤维丝缠绕在所述瓶胚的外壁形成钢化层;

s50、将经s40处理后的瓶胚上涂布环氧树脂,填充所述钢化层中的缝隙,在所述瓶胚上形成保护层;

s60、将经s50处理后的瓶胚上设置刻度以及与所述刻度对应的刻度值。

进一步地,所述塑料颗粒为pe树脂,所述瓶胚的成型厚度为5mm~5cm;所述钢化层的厚度为0.5cm~5cm。

进一步地,步骤s30中,所述瓶状模具的温度为50℃~90℃、所述瓶状模具内的吹胀压力为0.7mpa~0.9mpa,所述塑料颗粒的挤出温度为180℃~220℃。

进一步地,步骤s40中,所述玻璃纤维丝直径为10-22μm。

进一步地,步骤s50中,所述环氧树脂完全覆盖在所述钢化层上,在所述钢化层上形成一平滑的保护层。

本发明的轻型煤气罐,利用塑料材质作为瓶胚,减轻煤气罐的重量,使其具备便携性;利用玻璃纤维丝缠绕形成钢化层,保证瓶内压力足以用于存储煤气;利用环氧树脂在瓶胚上形成保护层,可填充相邻玻璃纤维丝的间隙,强化其耐压性能,同时使其具备耐老化和耐高温的性能。同时,通过在煤气罐外部设置外罩,并在外罩由特定组分的塑料制成,所制备的煤气罐不但质量轻便,而且抗冲击、防火、耐磨性能也很好,安全性能也高,极大的提高了煤气罐的应用前景。

附图说明

图1为一个实施例中轻型煤气罐的制备方法的流程图;

图2为一个实施例中轻型煤气罐主体的结构示意图;

图3为一个实施例中轻型煤气罐主体的剖视图;

图4为一个实施例中轻型煤气罐的一种主体、外罩结构示意图。

图5为一个实施例中轻型煤气罐的另一种主体、外罩结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图2和3所示,一种轻型煤气罐,包括主体100,所述主体100包括瓶胚110、钢化层120、保护层130;所述瓶胚110设有一瓶口111,所述钢化层120由缠绕在所述瓶胚110的外壁上玻璃纤维丝组成;所述保护层130由填充在所述钢化层120中的缝隙内环氧树脂组成。所述瓶口111中设置有一用于与气阀连接的连接件112,本实施例中,连接件112呈扁平条状,从瓶口111的两侧延伸而出,其两侧上均设置有连接接口113,较佳的,该接口为螺母,使气阀可直接通过连接件112与煤气罐连接,使煤气罐便于更换。

所述玻璃纤维丝直径为10-22μm,所述钢化层120的厚度为0.5cm~5cm;所述瓶胚110的成型厚度为5mm~5cm;所述保护层130的厚度为1-5mm。

具体的,所述瓶胚110由塑料颗粒吹塑成型,本实施例中,所述塑料颗粒为pe树脂;该瓶胚110的成型厚度可根据实际需要设定,本实施例中,瓶胚110的成型厚度为5mm~5cm。

所述钢化层120完全覆盖所述瓶胚110的外壁,玻璃纤维丝在瓶胚110上缠绕的紧密的缠绕,其形成的钢化层的厚度为0.5cm~5cm。为了确保其瓶内压力。

所述保护层130完全覆盖在所述钢化层120上,并在所述钢化层120上形成一平滑的保护层。由于环氧树脂作为防腐蚀材料不但具有密实、抗水、抗渗漏好、强度高等特点,同时具有附着力强、常温操作、施工简便等良好的工艺性,利用环氧树脂涂布形成保护层20,可有效增强该煤气罐的耐老化和耐高温性能。

本发明,外罩200和主体100的配合可以采用多种构造,如图4为一个实施例中轻型煤气罐的另一种主体、外罩结构示意图。

在一个实施例中,继续参考图5,所述煤气罐还包括外罩200,所述主体100设置在所述外罩200内,所述外罩200内的底部设置有凸台210,所述主体100底部设置有与所述凸台210匹配的定位凹槽140,所述外罩200内还设置有用于固定所述主体100的支撑杆220,具体的,所述支撑杆220的一端部铰接在所述外罩200的顶角处,另一端部设置有缓冲防滑垫221。在放入主体100后,撑起所述支撑杆220,使缓冲防滑垫221压紧所述主体100的瓶口两侧,从而实现搜书主体100在外罩200中的固定。

较佳的,为了便于观察煤气的剩余量,该瓶胚110上设置刻度以及与所述刻度对应的刻度值(图中未视出),所述外罩200上设有若干与所述刻度和刻度值对应的刻度孔(图中未视出)。为了更便于搬运,所述外罩200外壁或顶部上还可设置手提部件或肩带,本实施例中,所述外罩200的顶部上设置有手提部件230。

本发明的轻型煤气罐,利用塑料材质作为瓶胚110,减轻了煤气罐的重量,使其具备便携性;利用玻璃纤维丝缠绕形成钢化层120,保证瓶内压力足以用于存储煤气;利用环氧树脂在瓶胚110上形成保护层130,可填充相邻玻璃纤维丝的间隙,强化其耐压性能,同时使其具备耐老化和耐高温的性能。

所述外罩200厚度为3cm,所述外罩200由以下重量份原料组成:聚碳酸酯70份、abs树脂15份、双酚a-双(二苯基磷酸酯)12份、硅藻土12份、苯基三乙氧基硅烷5份、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷8份、硅酸铝纤维4份、纳米二氧化钛6份、纳米碳化硅6份、三聚磷酸铝6份、异丙醇4份、抗氧化剂3份。

如图1所示,图1为一个实施例中轻型煤气罐的制备方法的流程图,上述轻型煤气罐的制备方法包括以下步骤:

s10、准备一瓶状模具,具体的,该瓶状模具上设有瓶口,主要由两个拼装的轴对称组件组成,可便于在瓶胚成型后取出;

s20、在模具中放置一用于安装气阀的连接件,具体的,该连接件放置在瓶口处。本实施例中,连接件呈扁平条状,从瓶口的两侧延伸而出,其两侧上均设置有连接接口,较佳的,该接口为螺母,使气阀可直接通过连接件与煤气罐连接,使煤气罐便于更换,

s30、将塑料颗粒挤入所述瓶装模具中,通过吹塑工艺吹塑成型瓶胚,此时,连接件与瓶胚固定连为一体。具体的,所述瓶状模具的温度为50℃~90℃,所述瓶状模具内的吹胀压力为0.7mpa~0.9mpa,所述塑料颗粒的挤出温度为180℃~220℃,当采用间歇吹塑成型工艺时,可分为四段吹塑成型,每次吹气时间为15s,冷却时间20s,四段吹气温度分别为:155℃、165℃、165℃和170℃。

其中,所述塑料颗粒可以为透明材质,本实施例中,所述塑料颗粒为pe树脂;该瓶胚的成型厚度可根据实际需要设定,本实施例中,瓶胚的成型厚度为5mm~5cm。

s40、将玻璃纤维丝缠绕在所述瓶胚的外壁形成钢化层,其中,玻璃纤维丝完全覆盖所述瓶胚的外壁,本实施例中,其形成的钢化层的厚度为0.5cm~5cm。

s50、将经s40处理后的瓶胚上涂布环氧树脂,填充所述钢化层中的缝隙,在所述瓶胚上形成保护层,具体的,所述环氧树脂完全覆盖在所述钢化层上,并在所述钢化层上形成一平滑的保护层,所述保护层的厚度为1-5mm。由于环氧树脂作为防腐蚀材料不但具有密实、抗水、抗渗漏好、强度高等特点,同时具有附着力强、常温操作、施工简便等良好的工艺性,利用环氧树脂涂布形成保护层,可有效增强该煤气罐的耐老化和耐高温性能。

在一个实施例中,轻型煤气罐的制备方法还包括步骤s60、在该瓶胚上设置刻度以及与所述刻度对应的刻度值,用于观察煤气的剩余量。

对比例1

对比例1与实施例1的区别仅仅在于外罩组分采用普通的二氧化钛和碳化硅而非纳米二氧化钛和纳米碳化硅;

对比例2

对比例2与实施例1的区别仅仅在于外罩组分采用普通的碳化硅而非纳米碳化硅;

对比例3

对比例3与实施例1的区别仅仅在于外罩组分硅酸铝纤维长径比为9:1;

对比例4

对比例4与实施例1的区别仅仅在于外罩组分采用硅酸铝纤维长径比为11:1;

对比例5

对比例5与实施例1的区别仅仅在于外罩组分采用等量苯基三乙氧基硅烷7份、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷11份;

对比例6

对比例6与实施例1的区别仅仅在于外罩组分采用等量苯基三乙氧基硅烷3份、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷4份;

采用astm(美国测试与材料协会)标准对实施例1、对比例1-6进行下列性能测试:

1、拉伸强度和断裂伸长率:采用astmd638方法测定材料的拉伸强度和断裂伸长率。

2、弯曲强度和弯曲模量:采用astmd790方法测定材料的弯曲强度和弯曲模量。

3、缺口冲击强度:采用astmd256方法测定材料的缺口冲击强度。

4、热变形温度:采用astmd648方法测定材料的热变形温度。

5、熔体流动速率:采用astmd1238方法测定材料的熔体流动速率。

对本发明实施例1及对比例1-6制成的外罩产品的冲击强度、拉伸强度、耐高温、耐磨性等各种性能测试;

从上表的比较可以看出,本发明的外罩产品的冲击强度、拉伸强度、耐高温、耐磨性、耐酸碱性等各种性能均良好。

本发明的轻型煤气罐,利用塑料材质作为瓶胚,减轻煤气罐的重量,使其具备便携性;利用玻璃纤维丝缠绕形成钢化层,保证瓶内压力足以用于存储煤气;利用环氧树脂在瓶胚上形成保护层,可填充相邻玻璃纤维丝的间隙,强化其耐压性能,同时使其具备耐老化和耐高温的性能。同时,通过在煤气罐外部设置外罩,并在外罩由特定组分的塑料制成,所制备的煤气罐不但质量轻便,而且抗冲击、防火、耐磨性能也很好,安全性能也高,极大的提高了煤气罐的应用前景。

以上实施例仅表达了本发明的若干优选实施方式,其描述较为具体和详细,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围的内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动,并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,这些都属于本发明所附权利要求的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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