[发明专利]一种碳纤维高分子复合材料耐压舱体及其制作工艺

说明书

本发明公开了一种新型碳纤维高分子复合材料耐压舱体，该耐压舱体包括圆筒状的舱体和位于舱体两端的端盖7两个部分，其特征在于：所述的舱体由内至外依次为内防护层1、碳纤维筒体2、防渗层3、外防护层4，舱体两端通过连接件5和密封圈6与端盖7密封连接，且舱体与连接件5胶接，本发明同时公开了如上所述的一种新型碳纤维高分子复合材料耐压舱体的制作工艺，包括如下步骤：模具准备，胶料配制，碳纤维筒体缠绕、固化、与连接件的胶接、防渗层的加工、防护层的加工、装配端盖；该碳纤维高分子复合材料耐压舱体可满足深海高低温恶劣压环境使用，解决了复合材料高压状态下渗漏和密封问题，耐压强度高。

技术领域

本发明专利涉及一种深海用耐压舱体，尤其是一种碳纤维高分子复合材料制作的耐压舱体及该耐压舱体的制作工艺。

背景技术

目前，随着陆地上资源的日渐匮乏以及深海开发技术的不断进展，各国纷纷将目光投向深海大洋，石油、可燃冰、锰结核、富钴结壳、热液硫化物、生物基因库等等，人类向海洋进军的脚步日渐深入，深海资源勘查技术正向着大深度、近海底的方向发展。根据目前的勘探和开发能力，我国以500米为界来划分浅海和深海。深海资源主要包括深海油气资源、深海矿产资源、深海生物及基因资源。相对于浅海资源的开发，我国深海资源的勘探和开发仍然处于起始阶段。深海开发技术的核心问题是如何解决由于水深造成的低温、高压、环境恶劣、作业条件复杂下的一系列开发技术问题。21世纪中后叶，人类将进入开发利用海洋的新时代，海洋资源对人类社会可持续发展越来越重要，在尽量降低对环境影响的前提下，大力发展深海开发技术有着十分重要的意义，开发一种材料耐压壳体以满足深海条件下正常工作尤为重要。

据了解，传统的深海耐压舱主要采用锻钢及铝、钛合金等金属材料制作，技术相对成熟。而用碳纤维和高分子树脂等轻型复合材料制作的耐压舱，重量可比同规格的金属舱减少40％～60％，这就意味着在深海探测中可搭载更多的科学仪器，具有优越的性能价格比。由于轻型高分子复合材料具有耐高压、高温的优良性能，其在航海、航空和航天等领域中有着广泛的应用。

碳纤维复合材料也叫碳纤维增强复合材料，其是以碳纤维织物增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或者橡胶为基体所形成的复合材料，简称碳纤维复合材料，用碳纤维制备高级复合材料构件，通常都以碳纤维织物为增强体，其他物质作为基体采用铺层或模压工艺成型，其密度低，热膨胀系数小，比热容高，耐热烧蚀的性能好。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的是要提供一种的碳纤维高分子复合材料耐压舱体及该舱体的制作工艺，该耐压舱体的结构更加可靠，而且通过该制作工艺得出的耐压舱体的性能更加优越，完全可以适用于水深造成的低温、高压、环境恶劣的工作环境。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种碳纤维高分子复合材料耐压舱体，该耐压舱体包括圆筒状的舱体和位于舱体两端的端盖两个部分，其特征在于：所述的舱体由内至外依次为内防护层、碳纤维筒体、防渗层、外防护层，舱体两端通过连接件和密封圈与端盖密封连接，且舱体与连接件胶接，所述的端盖为椭球形端盖。

进一步地，所述的内防护层丁晴橡胶改性的环氧树脂和外防护层的材质为超高分子量聚乙烯材质，其厚度为2～3mm，该厚度范围可根据使用环境确定，防渗层的材质为经过丁晴橡胶改性的环氧树脂或聚氨酯弹性体中的一种。

进一步地，所述椭球形端盖的长短轴比为2。

优选地，所述的端盖的材质为钛合金或铝合金。

进一步优选地，所述的端盖的材质为七系铝合金7505-T6。

进一步地，所述的碳纤维筒体为由T700S和M40J两种材料缠绕制备而成。

本发明同时公开了如上所述的一种碳纤维高分子复合材料耐压舱体的制作工艺，其特征在于该制作工艺包括以下步骤：