一种储气罐内胆和储气罐及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种储气罐内胆、一种储气罐内胆的制备方法、一种包括上述储气罐内胆的储气罐和一种储气罐的制备方法。
【背景技术】
[0002]天然气是一种非常清洁的燃料，对环境十分友好，其作为汽车动力来源经济性也非常高。目前压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)汽车已在全国广泛使用，不少城市在政府的政策支持下，公交车和出租车已大部分改用以CNG或LNG作为燃料，为降低城市大气污染作出了重大贡献。目前，作为CNG或LNG的储罐大多为钢制储气罐。此外，也有采用钢制内胆、外面使用纤维缠绕增强的储气罐。
[0003]采用钢制储气罐或者采用钢制内胆外层纤维缠绕的储气罐具有诸多的缺陷。例如，钢制储气罐重量大，其作为车用储气设备，不仅大大增加了汽车的负担，同时还增加了车的能耗、降低单次储气行驶的里程。本来使用CNG作为燃料每次加装的量并不多，由于额外增加的重量而使得加气更为频繁。再者，钢制储气罐为金属，很容易被腐蚀而产生泄漏。一旦发生泄露，钢制储气罐具有很大杀伤力。而相对于钢制储罐来说，塑料内胆大大减轻了重量、降低了汽车所需负载的重量，不仅提高了汽车的有效载荷，还提高了汽车燃料的利用率，具有良好的环保性。此外，塑料内胆还具有良好的耐腐蚀性、抗酸碱性和隔热性，能够有效防止外界的热量传导进入内部，使内部的压力上升过快。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服采用现有的钢制储气罐耐酸碱腐蚀性较差、使用寿命较短的缺陷，而提供一种耐酸碱腐蚀性较为优异、使用寿命较长的储气罐内胆、一种储气罐内胆的制备方法、一种包括上述储气罐内胆的储气罐和一种储气罐的制备方法。
[0005]本发明提供了一种储气罐内胆，其中，所述储气罐内胆从内到外依次包括第一高密度聚乙烯层、第一接枝聚乙烯层、阻隔层和第二接枝聚乙烯层。
[0006]本发明还提供了一种储气罐内胆的制备方法，其中，该方法包括将第一高密度聚乙烯、第一接枝聚乙烯、阻隔树脂和第二接枝聚乙烯分别同时送入挤出吹塑设备中进行挤出吹塑成型，得到从内到外依次包括第一高密度聚乙烯层、第一接枝聚乙烯层、阻隔层和第二接枝聚乙烯层的储气罐内胆。
[0007]本发明还提供了一种储气罐，其中，所述储气罐包括内胆和外壳，所述内胆为上述储气罐内胆。
[0008]此外，本发明还提供了一种储气罐的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0009]( I)将第一高密度聚乙烯、第一接枝聚乙烯、阻隔树脂和第二接枝聚乙烯分别同时送入挤出吹塑设备中进行挤出吹塑成型，得到从内到外依次包括第一高密度聚乙烯层、第一接枝聚乙烯层、阻隔层和第二接枝聚乙烯层的储气罐内胆；
[0010](2)将表面附着有液态树脂和固化剂的纤维均匀缠绕在所述储气罐内胆的表面并固化。
[0011]本发明的发明人发现，将包括高密度聚乙烯层和阻隔层的内胆与纤维材料外壳配合得到的储气罐具有较为优异的耐酸碱腐蚀性，但是由于高密度聚乙烯为非极性聚合物，而形成所述阻隔层的材料以及形成外壳的纤维材料通常为极性材料，非极性材料和极性材料之间的粘合性不好，容易出现分层现象，从而使得到的储气罐的寿命极为短暂，不能满足使用的要求。而接枝聚乙烯不仅能够与高密度聚乙烯进行很好地互溶，还能够与形成所述阻隔层的材料和纤维材料进行很好地粘结，因此，接枝聚乙烯层的引入不仅能够进一步增加储气罐的耐酸碱腐蚀性，还能够起到一个过渡层的作用，使得从内到外依次包括第一高密度聚乙烯层、第一接枝聚乙烯层、阻隔层、第二接枝聚乙烯层和纤维层的储气罐形成一个有机整体。此外，与钢制储气罐相比，本发明提供的储气罐由塑料和纤维组成，重量明显降低，从而增加了车辆的有效载荷、提高了汽车燃料的利用率，极具工业应用前景。
[0012]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0013]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0014]图1为根据本发明的一种【具体实施方式】的纤维缠绕方式；
[0015]图2为根据本发明的另一种【具体实施方式】的纤维缠绕方式。
【具体实施方式】
[0016]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0017]本发明提供的储气罐内胆从内到外依次包括第一高密度聚乙烯层、第一接枝聚乙烯层、阻隔层和第二接枝聚乙烯层。
[0018]本发明对所述储气罐内胆中上述各层的厚度没有特别地限定，例如，所述第一高密度聚乙烯层的厚度、第一接枝聚乙烯层的厚度、第二接枝聚乙烯层的厚度与阻隔层的厚度的比值可以为 20-60:0.5-2:0.5-2:1，优选为 30-40:1-2:1-2:1。
[0019]根据本发明，为了使包括所述储气罐内胆的储气罐具有更优异的耐酸碱腐蚀性，优选地，所述储气罐内胆还包括依次设置在所述第二接枝聚乙烯层外表面上的第二高密度聚乙烯层和第三接枝聚乙烯层。
[0020]根据本发明，所述第一接枝聚乙烯层、第二接枝聚乙烯层和第三接枝聚乙烯层中的接枝聚乙烯可以相同，也可以不同，并且其种类为本领域技术人员公知，可以为现有的各种在聚乙烯分子链上接枝上其他结构单元，从而使得其极性得以改变的接枝聚乙烯。例如，所述接枝聚乙烯可以选自马来酸酐接枝聚乙烯、甲基丙烯酸酯类单体接枝聚乙烯和丙烯酸酯类单体接枝聚乙烯中的一种或多种。所述甲基丙烯酸酯类单体接枝聚乙烯的具体实例可以包括但不限于:甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯接枝聚乙烯、甲基丙烯酸乙酯接枝聚乙烯和甲基丙烯酸丁酯接枝聚乙烯。所述丙烯酸酯类单体接枝聚乙烯的具体实例可以包括但不限于:丙烯酸甲酯接枝聚乙烯、丙烯酸乙酯接枝聚乙烯和丙烯酸丁酯接枝聚乙烯。以所述接枝聚乙烯的总重量为基准，接枝结构单元的含量例如可以为0.5-5重量％，优选为1.5-4重量％。
[0021]根据本发明，所述第一接枝聚乙烯层、第二接枝聚乙烯层和第三接枝聚乙烯层中的接枝聚乙烯可以通过商购得到，也可以按照本领域常规的各种方法制备得到，例如，可以采用溶液聚合的方法制备接枝聚乙烯。
[0022]具体地，所述接枝聚乙烯可以通过以下方法制备得到:将聚乙烯与接枝单体和引发剂混合均匀后在反应型双螺杆挤出机中熔融挤出。其中，将所述聚乙烯与接枝单体和引发剂混合均匀后在反应型双螺杆挤出机中熔融挤出的方法为本领域技术人员公知。例如，可以将这三种原料混合均匀后，再送入反应型双螺杆挤出机中熔融挤出；也可以先将聚乙烯送入反应型双螺杆挤出机中熔融后，再加入接枝单体与引发剂的混合物，混合均匀后熔融挤出。具体地，所述熔融接触的条件例如可以包括温度可以为160-200°C，时间可以为0.5-1.2分钟。其中，所述熔融接触的时间即为从开始挤出到挤出完成所需的时间。
[0023]此外，通常来说，在常温常压下，所述聚乙烯为固体，而所述接枝单体和引发剂可能为固体、也可能为液体。当所述接枝单体和引发剂均为液体时，聚乙烯与接枝单体和引发剂的混合过程很容易出现打滑现象，因此，为了使得这三种原料能够实现分子级的混合并更有利于聚合的进行，所述混合均匀并熔融聚合的方法包括先将聚乙烯送入反应型双螺杆挤出机中熔融后，再将接枝单体与引发剂的混合物通过连续实时计量加料与熔融的聚乙烯混合，混合均匀后熔融挤出。其中，以100重量份的聚乙烯为基准，所述接枝单体与引发剂的混合物的加料速率例如可以为2-5重量份/分钟。
[0024]根据本发明，在制备所述接枝聚乙烯的过程中，所述聚乙烯、接枝单体和引发剂的用量可以在较宽的范围内进行选择和变动，并可以根据预期得到的接枝聚乙烯进行调整。例如，以100重量份的聚乙烯为基准，所述接枝单体的用量可以为0.5-5.5重量份，所述引发剂的用量可以为0.05-0.3重量份。优选地，以100重量份的聚乙烯为基准，所述接枝单体的用量为1.5-4重量份,所述引发剂的用量为0.05-0.2重量份。
[0025]根据本发明，所述聚乙烯可以本领域公知的各种能够进行接枝反应的聚乙烯，并没有特别地限定，例如，可以为燕山石化生产的牌号为LD100AC的聚乙烯。所述接枝单体也可以为现有的各种能够接枝到聚乙烯分子链上并改变聚乙烯极性的单体，例如，所述接枝单体可以选自马来酸酐、甲基丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯类单体中的一种或多种。所述甲基丙烯酸酯类单体的具体实例可以包括但不限于:甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯。所述丙烯酸酯类单体的具体实例可以包括但不限于:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯。
[0026]根据本发明，所述引发剂可以为本领域公知的各种自由基引发剂。所述自由基引发剂可以选自偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂和氧化还原类引发剂中的一种或多种。
[0027]其中，所述偶氮类引发剂的具体实例可以包括但不限于:偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲腈、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种。
[0028]所述过氧化物类引发剂的具体实例可以包括但不限于:过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、异丙苯过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二环己酯和过氧化苯甲酰叔丁酯中的一种或多种。