一種制造的壓力容器用的碳纖維復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本項(xiàng)發(fā)明涉及制造的壓力容器用的碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]
壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，本發(fā)明中主要指滅火器、氧氣瓶和煤氣罐?，F(xiàn)有壓力容器一般為鋼質(zhì)材料加工而成，質(zhì)量重，搬運(yùn)不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有壓力容器一般為鋼質(zhì)材料加工而成，質(zhì)量重，搬運(yùn)不方便之問題，而提供一種一種制造的壓力容器用的碳纖維復(fù)合材料。
[0004]本發(fā)明原料重量份配比為:
T300聚丙烯腈(PAN)基碳纖維帶:20 — 35
無堿玻璃纖維帶:35-60
環(huán)氧樹脂PE-20:30-50 ο
[0005]其制造的壓力容器的生產(chǎn)工藝為:
以鋁鎂合金內(nèi)膽為芯模，將T300聚丙烯腈(PAN)基碳纖維帶和無堿玻璃纖維帶浸環(huán)氧樹脂PE-20膠液后，制成纖維集束紗片。纖維集束紗片圍繞芯模做均勻旋轉(zhuǎn)纏繞，芯模繞自身軸線作均勻慢速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為100?350轉(zhuǎn)/min，繞臂(即繞絲嘴)每轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)過一個小角度，小角度為0-25度，此角度對應(yīng)纏繞容器上一個纖維集束紗片寬度，保證紗片在芯模上一個緊挨一個地布滿容器表面，芯模旋轉(zhuǎn)時，纖維集束紗片沿垂直地面方向緩慢地上下移動，如此循環(huán)直至紗片均勻布滿芯模表面。再放入固化爐中固化、脫模處理成型。
[0006]產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn):
1、安全:除碳纖維復(fù)合材料高強(qiáng)度的特性，我們在小型瓶、罐接口連接部分設(shè)計(jì)了特有安全閥門裝置，可以自動調(diào)整安全閥調(diào)節(jié)圈與閥瓣的間隙，來調(diào)整安全閥的排放壓力，在連接和灌裝操作時，操作方便，灌裝安全。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和鋪層纏繞、環(huán)氧樹脂特性設(shè)計(jì)等技術(shù)創(chuàng)新，滿足甚至超過行業(yè)要求和國家標(biāo)準(zhǔn)。提高和實(shí)現(xiàn)了使用、運(yùn)輸?shù)陌踩阅堋?br>[0007]2、重量輕:碳纖維復(fù)合材料的高強(qiáng)度、高模量，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足使用和運(yùn)輸要求的前提下，單體質(zhì)量同比下降40%?55%。婦女和體弱者也能拿得起，搬得動，同時還能降低“運(yùn)輸和搬運(yùn)成本”。
[0008]3、節(jié)能減排:由于碳纖維復(fù)合材料的質(zhì)量與其他鋼瓶、鋼罐的質(zhì)量同比下降40%?55%，節(jié)約了運(yùn)輸?shù)娜剂铣杀荆档土诉\(yùn)輸車輛的尾氣排放。
[0009]4、性價比:設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、材料選用等方面的創(chuàng)新和發(fā)明，使碳纖維復(fù)合材料瓶、罐的材料成本和生產(chǎn)成本得到有效的控制，生產(chǎn)效率得到有效的提高，為產(chǎn)品量產(chǎn)、銷售和客戶安全使用奠定了基礎(chǔ)。
[0010]工藝的優(yōu)點(diǎn):
1、能夠按產(chǎn)品的受力狀況設(shè)計(jì)纏繞規(guī)律，纖維排列平行度好，使能充分發(fā)揮纖維的強(qiáng)度；
2、比強(qiáng)度高:纖維纏繞壓力容器與同體積、同壓力的鋼質(zhì)容器相比，重量可減輕40?60%;
3、產(chǎn)品氣密性好，因?yàn)槔p繞張力使多余的樹脂膠液將氣泡擠出，并填滿空隙；
3、可靠性高:纖維纏繞制品易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)，工藝條件確定后，纏出來的廣品質(zhì)量穩(wěn)定，精確；
4、生產(chǎn)效率高:采用機(jī)械化或自動化生產(chǎn)，需要操作工人少，纏繞速度快(240m/min)，故勞動生產(chǎn)率高；
5、成本低:碳纖維和玻璃纖維混合材料，成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于纏繞時，纖維上的樹脂膠液，可減少纖維磨損。
[0011]碳纖維及碳纖維復(fù)合材料制造的壓力容器可達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn):
(1)工作壓力大于或者等于0.lMpa(工作壓力是指壓力容器在正常工作情況下，其頂部可能達(dá)到的最高壓力(表壓力))；(不含液體靜壓力)
(2)內(nèi)直徑(非圓形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m。且容積(V)大于等于0.025立方米，工作壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa-L (容積，是指壓力容器的幾何容積);
(3)盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體以及介質(zhì)最高工作溫度高于或者等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明原料重量份配比為:
T300聚丙烯腈(PAN)基碳纖維帶:20 — 35
無堿玻璃纖維帶:35-60
環(huán)氧樹脂PE-20:30-50 ο
[0013]其制造的壓力容器的生產(chǎn)工藝為:
以鋁鎂合金內(nèi)膽為芯模，將T300聚丙烯腈(PAN)基碳纖維帶和無堿玻璃纖維帶浸環(huán)氧樹脂PE-20膠液后，制成纖維集束紗片。纖維集束紗片圍繞芯模做均勻旋轉(zhuǎn)纏繞，芯模繞自身軸線作均勻慢速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為100?350轉(zhuǎn)/min，繞臂(即繞絲嘴)每轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)過一個小角度，小角度為0-25度，此角度對應(yīng)纏繞容器上一個纖維集束紗片寬度，保證紗片在芯模上一個緊挨一個地布滿容器表面，芯模旋轉(zhuǎn)時，纖維集束紗片沿垂直地面方向緩慢地上下移動，如此循環(huán)直至紗片均勻布滿芯模表面。再放入固化爐中固化、脫模處理成型。
[0014]碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。聚丙烯腈碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料制成的碳纖維，主要作用是抗震減災(zāi)建筑新材料的增強(qiáng)體。
[0015]玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高。抗拉強(qiáng)度大。抗拉強(qiáng)度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是6.3~6.9 g/d，濕潤狀態(tài)5.4~5.8 g/do密度2.54。耐熱性好，溫度達(dá)300°C時對強(qiáng)度沒影響。有優(yōu)良的電絕緣性，與樹脂接著性良好。玻纖價格便宜，主要用于替代部分碳纖維原料，降低成本，用作輪椅支架的增強(qiáng)材料。
[0016]環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理、化學(xué)性能，它對金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩(wěn)定。其作用是作為粘接劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制造的壓力容器用的碳纖維復(fù)合材料，其特征在于其原料重量份配比為: T300聚丙烯腈(PAN)基碳纖維帶:20 — 35 無堿玻璃纖維帶:35-60 環(huán)氧樹脂PE-20:30-50 ο2.根椐權(quán)利要求1所述的一種制造的壓力容器用的碳纖維復(fù)合材料，其特征在于其制造的壓力容器的生產(chǎn)工藝為: 以鋁鎂合金內(nèi)膽為芯模，將T300聚丙烯腈(PAN)基碳纖維帶和無堿玻璃纖維帶浸環(huán)氧樹脂PE-20膠液后，制成纖維集束紗片，纖維集束紗片圍繞芯模做均勻旋轉(zhuǎn)纏繞，芯模繞自身軸線作均勻慢速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為100?350轉(zhuǎn)/min，繞臂(即繞絲嘴)每轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)過一個小角度，小角度為0-25度，此角度對應(yīng)纏繞容器上一個纖維集束紗片寬度，保證紗片在芯模上一個緊挨一個地布滿容器表面，芯模旋轉(zhuǎn)時，纖維集束紗片沿垂直地面方向緩慢地上下移動，如此循環(huán)直至紗片均勻布滿芯模表面，再放入固化爐中固化、脫模處理成型。
【專利摘要】一種<b>制造的壓力容器用的碳纖維復(fù)合材料</b>，其原料重量份配比為：T300聚丙烯腈(PAN)基碳纖維帶：20—35無堿玻璃纖維帶：35-60環(huán)氧樹脂PE-20：30-50。優(yōu)點(diǎn):比強(qiáng)度高：纖維纏繞壓力容器與同體積、同壓力的鋼質(zhì)容器相比，重量可減輕40~60%;產(chǎn)品氣密性好，因?yàn)槔p繞張力使多余的樹脂膠液將氣泡擠出，并填滿空隙。
【IPC分類】C08K7/06, C08K7/14, C08L63/00
【公開號】CN105647116
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】鄧煒霖
【申請人】湖北鴻宇復(fù)合碳纖維科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月10日