一种制造的压力容器用的碳纤维复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本项发明涉及制造的压力容器用的碳纤维复合材料领域。
【背景技术】
[0002]
压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，本发明中主要指灭火器、氧气瓶和煤气罐。现有压力容器一般为钢质材料加工而成，质量重，搬运不方便。
【发明内容】
[0003]
本发明的目的就是针对现有压力容器一般为钢质材料加工而成，质量重，搬运不方便之问题，而提供一种一种制造的压力容器用的碳纤维复合材料。
[0004]本发明原料重量份配比为:
T300聚丙烯腈(PAN)基碳纤维带:20 — 35
无碱玻璃纤维带:35-60
环氧树脂PE-20:30-50 ο
[0005]其制造的压力容器的生产工艺为:
以铝镁合金内胆为芯模，将T300聚丙烯腈(PAN)基碳纤维带和无碱玻璃纤维带浸环氧树脂PE-20胶液后，制成纤维集束纱片。纤维集束纱片围绕芯模做均匀旋转缠绕，芯模绕自身轴线作均匀慢速转动，转速为100?350转/min，绕臂(即绕丝嘴)每转一周，芯模转过一个小角度，小角度为0-25度，此角度对应缠绕容器上一个纤维集束纱片宽度，保证纱片在芯模上一个紧挨一个地布满容器表面，芯模旋转时，纤维集束纱片沿垂直地面方向缓慢地上下移动，如此循环直至纱片均匀布满芯模表面。再放入固化炉中固化、脱模处理成型。
[0006]产品优点:
1、安全:除碳纤维复合材料高强度的特性，我们在小型瓶、罐接口连接部分设计了特有安全阀门装置，可以自动调整安全阀调节圈与阀瓣的间隙，来调整安全阀的排放压力，在连接和灌装操作时，操作方便，灌装安全。独特的结构和铺层缠绕、环氧树脂特性设计等技术创新，满足甚至超过行业要求和国家标准。提高和实现了使用、运输的安全性能。
[0007]2、重量轻:碳纤维复合材料的高强度、高模量，在结构强度满足使用和运输要求的前提下，单体质量同比下降40%?55%。妇女和体弱者也能拿得起，搬得动，同时还能降低“运输和搬运成本”。
[0008]3、节能减排:由于碳纤维复合材料的质量与其他钢瓶、钢罐的质量同比下降40%?55%，节约了运输的燃料成本，降低了运输车辆的尾气排放。
[0009]4、性价比:设计、生产工艺、材料选用等方面的创新和发明，使碳纤维复合材料瓶、罐的材料成本和生产成本得到有效的控制，生产效率得到有效的提高，为产品量产、销售和客户安全使用奠定了基础。
[0010]工艺的优点:
1、能够按产品的受力状况设计缠绕规律，纤维排列平行度好，使能充分发挥纤维的强度；
2、比强度高:纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40?60%;
3、产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；
3、可靠性高:纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的广品质量稳定，精确；
4、生产效率高:采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快(240m/min)，故劳动生产率高；
5、成本低:碳纤维和玻璃纤维混合材料，成本远远低于缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损。
[0011]碳纤维及碳纤维复合材料制造的压力容器可达到下列标准:
(1)工作压力大于或者等于0.lMpa(工作压力是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力(表压力))；(不含液体静压力)
(2)内直径(非圆形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m。且容积(V)大于等于0.025立方米，工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa-L (容积，是指压力容器的几何容积);
(3)盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。
【具体实施方式】
[0012]本发明原料重量份配比为:
T300聚丙烯腈(PAN)基碳纤维带:20 — 35
无碱玻璃纤维带:35-60
环氧树脂PE-20:30-50 ο
[0013]其制造的压力容器的生产工艺为:
以铝镁合金内胆为芯模，将T300聚丙烯腈(PAN)基碳纤维带和无碱玻璃纤维带浸环氧树脂PE-20胶液后，制成纤维集束纱片。纤维集束纱片围绕芯模做均匀旋转缠绕，芯模绕自身轴线作均匀慢速转动，转速为100?350转/min，绕臂(即绕丝嘴)每转一周，芯模转过一个小角度，小角度为0-25度，此角度对应缠绕容器上一个纤维集束纱片宽度，保证纱片在芯模上一个紧挨一个地布满容器表面，芯模旋转时，纤维集束纱片沿垂直地面方向缓慢地上下移动，如此循环直至纱片均匀布满芯模表面。再放入固化炉中固化、脱模处理成型。
[0014]碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。聚丙烯腈碳纤维是以聚丙烯腈纤维为原料制成的碳纤维，主要作用是抗震减灾建筑新材料的增强体。
[0015]玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高。抗拉强度大。抗拉强度在标准状态下是6.3~6.9 g/d，湿润状态5.4~5.8 g/do密度2.54。耐热性好，温度达300°C时对强度没影响。有优良的电绝缘性，与树脂接着性良好。玻纤价格便宜，主要用于替代部分碳纤维原料，降低成本，用作轮椅支架的增强材料。
[0016]环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定。其作用是作为粘接剂。
【主权项】
1.一种制造的压力容器用的碳纤维复合材料，其特征在于其原料重量份配比为: T300聚丙烯腈(PAN)基碳纤维带:20 — 35 无碱玻璃纤维带:35-60 环氧树脂PE-20:30-50 ο2.根椐权利要求1所述的一种制造的压力容器用的碳纤维复合材料，其特征在于其制造的压力容器的生产工艺为: 以铝镁合金内胆为芯模，将T300聚丙烯腈(PAN)基碳纤维带和无碱玻璃纤维带浸环氧树脂PE-20胶液后，制成纤维集束纱片，纤维集束纱片围绕芯模做均匀旋转缠绕，芯模绕自身轴线作均匀慢速转动，转速为100?350转/min，绕臂(即绕丝嘴)每转一周，芯模转过一个小角度，小角度为0-25度，此角度对应缠绕容器上一个纤维集束纱片宽度，保证纱片在芯模上一个紧挨一个地布满容器表面，芯模旋转时，纤维集束纱片沿垂直地面方向缓慢地上下移动，如此循环直至纱片均匀布满芯模表面，再放入固化炉中固化、脱模处理成型。
【专利摘要】一种<b>制造的压力容器用的碳纤维复合材料</b>，其原料重量份配比为：T300聚丙烯腈(PAN)基碳纤维带：20—35无碱玻璃纤维带：35-60环氧树脂PE-20：30-50。优点:比强度高：纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40~60%;产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙。
【IPC分类】C08K7/06, C08K7/14, C08L63/00
【公开号】CN105647116
【申请号】
【发明人】邓炜霖
【申请人】湖北鸿宇复合碳纤维科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月10日