碳纤维 (carbonfiber,简称CF),是一种含碳量在95%W上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。 它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砲而成，经碳化及石墨化处理而得到的 微晶石墨材料。碳纤维包括但不限于为聚丙帰腊基碳纤维、渐青基碳纤维、粘胶基碳纤维、 酪醒基碳纤维、气相生长碳纤维。玻璃纤维（glass化er或化erglass)是指成分为二氧 化娃、氧化铅、氧化巧、氧化测、氧化镇、氧化钢等经高温烙制、拉丝、络纱、织布等工艺形成 的材料。玻璃纤维包括但不限于无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维、高强玻璃纤 维、高模量玻璃纤维、高娃氧玻璃纤维、耐碱玻璃纤维W及其他玻璃纤维。芳绝纤维全称为 聚对苯二甲醜对苯二胺纤维（Aramid化er)，包括对位芳醜胺纤维（PPTA)和间位芳醜胺纤 维（PMIA)。金属纤维（SteelFiber)主要是指由金属（铁，铁合金、钢等）造成的金属纤 维，W切断细钢丝法、冷社带钢剪切、钢锭就削或钢水快速冷凝法制成长径比（纤维长度与 其直径的比值，当纤维截面为非圆形时，采用换算等效截面圆面积的直径）为40~80的 纤维。
[002引本发明还同时提供一种复合材料的成型方法，通过在环向缠绕容器缠绕复合材料 成型过程中加入纤维织物实现，送里所述的纤维织物范围较为广泛，如；碳纤维织物，玻璃 纤维织物，芳绝纤维织物或其混合纤维强物等；也包括预浸基体树脂的纤维织物。首先在选 择纤维织物时，其表面浸润剂必须与缠绕用连续纤维体系和树脂体系相容，送样在成型过 程中纤维织物、缠绕用连续纤维和树脂基体通过固化形成整体缠绕复合材料层，在施压条 件下作为一整体承载载荷。同时在长期使用过程中不会因为两种材料而出现分层等现象影 响气瓶的使用寿命；其次，采用平铺的方式将纤维织物铺覆于经分析计算的某层（可W是 底层至最外层中的任何一层）环向缠绕层之上，用树脂基体将其均匀浸透（如果选用预浸 基体树脂纤维织物可省略送浸透过程），铺覆完成后继续环向缠绕，将铺覆的纤维织物平整 的缠绕于缠绕层之间。纤维织物铺覆位置和层数均可通过分析计算和产品实际情况进行调 整。
[0029]W下将具体提供一种制造如本发明所涉及的复合材料容器的方法，首先根据设计 容量选取配套长度的高压无缝钢管制成内胆，再将内胆定位在一个旋转支架的旋转轴上， 再在内胆表面制备高强度复合材料层。
[0030] 复合材料层制备步骤，选用与缠绕用连续纤维和树脂基体相容的表面浸润剂，将 纤维织物、缠绕用连续纤维和树脂基体、表面浸润剂通过固化形成整体缠绕复合材料层。
[0031] 缠绕时根据表1中的参数将纤维浸溃树脂基体缠绕至环形容器（内胆）上。
[0032]
[0033] 表1
[0034] 缠绕至特定层时，停止缠绕，将添加物铺覆于所述的复合材料特定层上。该特定层 可W是第n层（n为自然数）。本领域普通技术人员可W通过气瓶设计结构尺寸和关键点、 线的布置，W及结构的对称性等参数，设定特定层的位置。
[0035] 连续纤维层缠绕在内胆表面时可W沿环向缠绕，也可W与环向呈一定角度缠绕 (螺旋缠绕）。缠绕过程中增加的添加物铺覆的方向，可W垂直于环向90°力方向铺覆，或 W与气瓶轴线30°力方向铺覆等。
[0036] 缠绕完成后，复合材料层固化采用水平旋转方式阶梯式温度固化方式，在95~ 155°C的阶梯温度下固化4~5小时，在其过程中气瓶水平旋转，保证整个过程中气瓶表面 含胶量均匀。
[0037]W内胆外径为406mm，总长为2140mm的环缠气瓶为对照样品，未充装前该气瓶直 线段长度为1650mm经历25MI^工作压力反复充放15000次后，气瓶内胆的直线段长度变为 1670mm，金属内胆长度变化达到20mm，而复合材料层直线段的长度变化甚微。由于两者长度 变化严重不一致，因此复合材料层便出现了很明显的环向开裂现象，最宽的单条环向裂缝 宽度能达到7mm。
[003引 W加入添加物的内胆外径为406mm，总长为2140mm的环缠气瓶为对照样品。在经 历25MPa工作压力反复充放15000次后，气瓶内胆的直线段长度由1650mm变为1670mm，金 属内胆长度变化达到20mm。气瓶内胆的变化率仍然达到1.2%。但是由于对纵向力进行补 偿，加入添加物的环缠气瓶的外表面仅有比较均匀的环向裂纹，裂纹最宽宽度不足2mm。 [0039] 本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，W上实施例仅用W说明本发明 的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理 或者有限的实验可W得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
【主权项】
1. 一种复合材料容器的复合材料层成型方法，其特征在于，一连续纤维按一预定角度 缠绕于一内胆外表面形成至少一层复合材料层；在所述复合材料层的的层间和/或内表面 和/或外表面上加入一用于防止所述复合材料层开裂的添加物。2. 如权利要求1所述的复合材料层成型方法，其特征在于，所述添加物位于两层复合 材料层之间。3.如权利要求1所述的复合材料层成型方法，其特征在于，所述添加物为织物或非织 物。4.如权利要求1所述的复合材料层成型方法，其特征在于，所述添加物的形状为纤维 状、片状、絮状、块状。5.如权利要求1所述的复合材料层成型方法，其特征在于，所述添加物由金属或非金 属材料制成。6. 如权利要求1所述的复合材料层成型方法，其特征在于，所述添加物由纤维类材料 组成。7. 如权利要求6所述的复合材料层成型方法，其特征在于，所述纤维类材料由以下材 料中的一种或多种组成：碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、金属纤维。8. 如权利要求1所述的复合材料层成型方法，其特征在于，所述连续纤维沿环向缠绕 所述内胆外表面。9.如权利要求1所述的复合材料层成型方法，其特征在于，所述连续纤维沿螺旋状缠 绕所述内胆外表面。10. -种复合材料容器，其特征在于，所述复合材料容器包括一内胆和一复合材料层， 所述复合材料层由如权利要求1至9任意一项所述的方法制成。
【专利摘要】本发明公开一种复合材料容器的复合材料层成型方法，一连续纤维按一预定角度缠绕于一内胆外表面形成至少一层复合材料层；在该复合材料层的层间和/或内表面和/或外表面上加入一添加物，用于防止该复合材料层沿纤维方向开裂。
【IPC分类】B29C70/42, B29C70/54, F17C1/06
【公开号】CN105371100
【申请号】CN201410438888
【发明人】杨明高, 匡欢, 李美林, 张宏
【申请人】中材科技（苏州）有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年8月29日
【公告号】WO2016029718A1