本发明涉及储运气瓶，属于压力容器技术领域，特别涉及一种复合材料气瓶高分子塑料内胆的表面处理方法。
背景技术：
随着新能源技术的不断进步，与此相适应的能源储运技术近年来也得到长足发展，国内外对于盛装能源介质特别是气体介质的压力气瓶的需求也大幅增加，但目前国内市场应用于高压气体储运的气瓶绝大多数为全金属或者具有金属内胆的纤维缠绕增强气瓶。但是，钢瓶存在成型工艺复杂、质量大、运输不便、易腐蚀、不具有可视性、使用过程中频有爆炸事故发生等缺陷。纤维缠绕塑料内胆复合材料气瓶具有重量轻、强度高、耐腐蚀、不爆炸、可透视、使用寿命长，维护成本低等优异性能。在国家对气瓶安全性能要求日趋严格、容积不变气瓶重量要求越来越轻的情况下，纤维缠绕塑料内胆复合材料气瓶由于综合了高性能纤维及特种塑料的特点，在保证气瓶安全性能的前提下，其重量相比较金属气瓶减少60％以上，因此具有更高的容重比，而且气瓶具有很好的耐腐蚀性能并且在发生火灾时不爆炸，能给人们留下较长的逃生时间，因此成为替代传统金属钢瓶并具有广阔应用前景的新趋势。
纤维缠绕塑料内胆复合材料气瓶采用高分子塑料内胆外层缠绕纤维增强层，高分子塑料内胆有优良的气密性、耐腐蚀性、耐高温和高强度高韧性，冲击韧性好，在使用寿命周期内不发生蠕变破坏，且有一定的刚度，能兼作纤维缠绕时的模具。
基于网络理论的设计，按照铺层设计工艺缠绕在塑料内胆上得到的复合材料层，为纤维增强层；主要作用是保证复合材料气瓶在受力情况下，具有足够的强度、刚度和稳定性，纤维增强层承担绝大部分95％的压力荷载。
高分子塑料内胆与纤维增强层的接触面，称之为界面。如果增强纤维与内胆粘接性能不好,则不但没有一个良好的粘接界面来传递应力,反而会产生应力集中源,使复合材料力学性能变差。由于制作内胆的高分子材料hdpe的湿润能力差、结晶度高、是非极性高分子，且表面存在弱的边界层，导致其与其他材料难粘。申请公布号为cn106863863a的中国发明专利申请，公开了一种纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶的制备方法，采用将高分子塑料内胆进行高温火焰处理，改善高分子材料的表面结构，处理后增加高分子塑料内胆外壁与纤维缠绕层的摩擦力和附着力，这种方法操作难度大，塑料内胆容易被热解或烧蚀变形且处理后的效果并不理想，另一方法采用等离子电晕技术处理塑料内胆表面，等离子电晕主要应用于塑料薄膜印刷技术，由于其处理的表面只是在内胆外壁形成短时间极性，因此，没有应用效果。授权公告号为cn203010193u的中国实用新型专利，公开了一种全复合材料液化石油气瓶，采用在高分子材料内胆外壁涂刷聚氨酯基粘接剂，将内胆与纤维缠绕层粘接在一起。这种方法虽然使惰性塑料内胆与环保型玻璃纤维增强高性能树脂承载层连接，但长期反复充气和泄压之后，两者仍会产生脱离。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种高分子塑料内胆的表面处理方法，不但工艺简单、成本低廉，而且能够有效的解决塑料内胆与纤维缠绕层的结合问题，在循环充气和泄压后及温度和其他环境状况发生较大变化时，不会产生脱胶现象。
为了解决上述技术为问题，本发明的技术方案为：一种高分子塑料内胆的表面处理方法，包括以下步骤：
步骤一：用有机清洗剂对高分子塑料内胆进行表面清洗；
步骤二：将清洗后的高分子塑料内胆固定在工位上；
步骤三：用低温射频等离子处理机向高分子塑料内胆喷射低温等离子体火焰，所述等离子体火焰的黄色火焰区域有效接触内胆表面。
作为本发明的优选实施方案，所述低温射频等离子处理机的射频放电功率为50～1000w。
作为本发明的优选实施方案，所述等离子体火焰的压力为20～100000pa。
作为本发明的优选实施方案，所述低温射频等离子处理机的火焰喷枪以40m/min的均匀速度处理内胆表面。
作为本发明的优选实施方案，所述有机清洗剂为丙酮或乙醇。
采用上述技术方案，使用有机清洗剂对高分子塑料内胆进行表面清洗，去除其上的杂质，以消除杂质对粘接效果的影响。用等低温射频离子处理机向高分子塑料内胆喷射低温等离子体火焰，等离子体火焰的黄色火焰区域有效接触内胆表面；在高分子材料气瓶内胆表面引入极性基团或活性点，它们或者与被粘合材料、粘合剂面形成化学键，或者增加了与被粘合材料、粘合剂之间的范得华作用力，从而能提高材料表面的粘接力，在后续的纤维缠绕工艺中，能够使高分子塑料内胆与树脂、纤维增强层的结合十分牢固，在循环充气和泄压后及温度和其他环境状况发生较大变化时，也不会产生脱胶现象，上述方法工艺简单、成本低廉。
具体实施方式
下面通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本发明提供的一种高分子塑料内胆的表面处理方法，包括以下步骤：
步骤一：用有机清洗剂对高分子塑料内胆进行表面清洗；
步骤二：将清洗后的高分子塑料内胆固定在工位上；
步骤三：用低温射频等离子处理机向高分子塑料内胆喷射低温等离子体火焰，等离子体火焰的黄色火焰区域有效接触内胆表面。
在实施实例中，上述低温射频等离子处理机的射频放电功率为50～1000w；等离子体火焰的压力为20～100000pa。等低温射频离子处理机的火焰喷枪以40m/min的均匀速度处理内胆表面。有机清洗剂为丙酮或乙醇或其他有机清洗剂。
经过表面处理的高分子塑料内胆缠绕纤维树脂增强层后，放入60～80℃固化炉固化，冷却至室温。
然后对内胆进行以下真空调节实验：在室温条件下将气瓶内气体排空，使其压力降至绝对-0.99bar并保持此状态1min，然后将气瓶内压力升至大气压力，重复以上步骤100次。后将同一气瓶内气体排空，使其压力降至绝对-0.99bar并保持此状态72hr，实验结构显示其压力无变化。经过以上两项实验的气瓶经检查内胆无任何脱胶、折叠和其他损毁。
随后对上述高分子塑料内胆再进行附着力拉拔测试：根据国标《gb/t5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》，将样品表面除尘、除油后，用200#砂纸打磨，使得样品表面粗糙利于之后的粘接。用丙酮将表面再次擦洗干净后，在涂层表面涂适量环氧粘接剂，将测试锭子粘接牢固，固化24小时后，进行拉拔测试。直桶段拉拔强度为1.02～1.24mp，封头拉拔强度为2.02～2.54mp。实验结果显示内胆无任何断裂、脱壳等现象。
上述各项实验表明，采用低温等离子表面处理的方法，有效地解决了复合材料气瓶高分子材料hdpe塑料内胆与纤维增强层间界面结合的难题。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。