[发明专利]一种紫外光固化复合材料压力容器及成型方法

说明书

本发明涉及一种紫外光固化复合材料压力容器及成型方法，主要解决复合材料压力容器传统固化中固化速度慢、效率低、质量不可控、能耗高等问题。一种紫外光固化复合材料压力容器，包括保护层、复合材料缠绕层和内胆。其成型方法为：将预浸料按照事先规划的轨迹由缠绕机缠绕至内胆表面，在外部照射紫外光实现缠绕和固化一步完成，在缠绕的同时需要在内胆内部进行充气加压。这种紫外光固化成型方法无需体积庞大的固化炉，能源清洁，且制作成本低，制作过程简单环保，树脂黏度可控。

技术领域

本发明属于复合材料容器领域，特别涉及一种紫外光固化复合材料压力容器及成型方法。

背景技术

纤维增强复合材料因其具有比强度高、比模量大、材料性能具有可设计性、抗腐蚀性和耐久性能好、热膨胀系数与混凝土的相近等优点，被广泛用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。

传统湿法缠绕成型的复合材料容器，如气瓶，在固化时需要将气瓶从工位上拆卸，整体放入固化炉中加热固化，最后得到制品。它存在以下几个问题：1、气瓶内胆为金属内胆，成型制品非常重；2、先缠绕后固化的工艺过于繁杂，不能实现原位固化，浪费时间，降低生产效率；3、气瓶缠绕好后放置在固化炉内静置不动，导致受热不均匀；4、胶液由于重力的原因向下流动，导致每单位含胶量不均匀；5、固化炉占地面积大，造成空间浪费；6、固化时间长且无法直观感受固化效果。

CN201820765752.0公开了一种缠绕气瓶固化装置，但其固化装置只适用于缠绕气瓶的外层固化，若气瓶壁厚较厚有可能导致靠近内胆的一侧不能完全固化，因此急需一种新的固化方式来解决此类问题。

CN211492352U公开了一种用于复合材料压力容器的高粘度树脂缠绕加热装置，这种固化装置比较复杂，且需要加热和加水，成本较高，本发明所需固化设备简单，且简单易操作。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种紫外光固化复合材料压力容器及成型方法。一种紫外光固化复合材料压力容器，包括保护层、复合材料缠绕层和压力容器。其成型方法为：将预浸料按照事先规划的轨迹由缠绕机缠绕至内胆表面，在外部照射紫外光实现缠绕和固化一步完成，在缠绕的同时需要在内胆内部进行充气加压。这种固化成型的压力容器与传统缠绕固化方法相比，成型过程简单，采用塑料内胆重量大大减轻，固化成本低，成型效率高，树脂黏度可控，能源消耗少，成品质量高，减少所需储存空间，适用度更高。

本发明提供了一种紫外光固化复合材料压力容器，包括保护层、复合材料缠绕层和内胆。

更进一步地，所述保护层用于压力容器的防腐、防水、防磨。

更进一步地，所述复合材料缠绕层为多层预浸料缠绕层，经由紫外光照射固化成型。

更进一步地，所述多层预浸料中含有环氧树脂、光引发剂和热引发剂。

更进一步地，所述多层预浸料经由高速缠绕机按照先螺旋缠绕，再过渡缠绕，最后环向缠绕的方式依次缠绕至内胆上。

更进一步地，所述紫外光由多个汞灯提供，功率可控，所述汞灯个数由压力容器体积决定，体积越大，所需汞灯个数越多，反之则越少。

更进一步地，所述汞灯放置在高速缠绕机对面一侧，防止缠绕过程损坏汞灯。

更进一步地，所述缠绕机和汞灯同时打开，可实现原位固化，缠绕和固化一步到位。

更进一步地，所述内胆为通过吹塑工艺成型的高密度聚乙烯塑料。

更进一步地，所述内胆在缠绕开始前需要进行表面处理：在内胆外表面喷涂或贴覆过渡层，或者使其粗糙化。

更进一步地，所述压力容器结构从里到外依次为高密度聚乙烯塑料薄膜、复合材料缠绕层、保护层。