[发明专利]一种碳纤维复合材料厚壁气瓶及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料厚壁气瓶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用如下质量份数的原料配置树脂A：

(2)利用如下质量份数的原料配置固化剂B：

二乙基甲苯二胺                     20份；

二氨基二苯基甲烷                   5～6份；

2-乙基-4-甲基咪唑                  0.5～0.8份；

(3)将树脂A与固化剂B混合均匀得到缠绕树脂；树脂A与固化剂B的质量份数比为100:25；

(4)制作碳纤维复合材料厚壁气瓶的内衬，在内衬外表面涂刷步骤(3)所得缠绕树脂形成缠绕树脂层，在缠绕树脂层表面缠绕防电化学腐蚀玻璃纤维复合材料，形成防电化学腐蚀玻璃纤维复合材料层；

(5)将碳纤维按照预定穿纱顺序浸润在步骤(3)制备的缠绕树脂中，对步骤(4)形成的防电化学腐蚀玻璃纤维复合材料层表面进行缠绕，形成碳纤维复合材料层；

(6)将步骤(5)所得产物进行固化，得到碳纤维复合材料厚壁气瓶；

碳纤维复合材料厚壁气瓶中的内衬为金属材质，内衬外径＞300mm，内衬筒身段壁厚≥7mm，容积≥70L；

所述步骤(5)中所用碳纤维为国产T800碳纤维；

所述步骤(1)中，将原料混合后预热至30～40℃，搅拌均匀得到树脂A；

所述步骤(2)中，将原料混合后加热至80～100℃，搅拌至透明状态得到固化剂B；

所述步骤(3)中，将固化剂B冷却至40～60℃，与树脂A混合均匀得到缠绕树脂。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料厚壁气瓶的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将金属内衬两端管嘴连接缠绕支撑杆，将缠绕支撑杆安装于缠绕机上，利用缠绕机在缠绕树脂层表面缠绕防电化学腐蚀玻璃纤维复合材料；

所述步骤(4)中，制作碳纤维复合材料厚壁气瓶的内衬，将内衬外表面清理干净后，在内衬外表面涂刷步骤(3)所得缠绕树脂形成缠绕树脂层。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料厚壁气瓶的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，在30～40℃的温度下，将碳纤维按照预定穿纱顺序浸润在步骤(3)所得缠绕树脂中，采用螺旋向缠绕和环向缠绕相结合的缠绕方式对步骤(4)形成的防电化学腐蚀玻璃纤维复合材料层表面进行缠绕；缠绕时采用张力递减制度；

所述螺旋向缠绕采用5次逐级扩孔方案；逐级扩孔指每个后一层螺旋缠绕层极孔直径均比上一层的螺旋缠绕层极孔直径大。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料厚壁气瓶的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中，固化的具体步骤为，依次在70±3℃下保温8h，在120±3℃下保温4h，在150±3℃下保温5h后，降温至40℃；固化升温速率为20～30℃/h；固化过程中步骤(5)所得产物保持旋转，旋转速率为1～3rpm。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料厚壁气瓶的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，防电化学腐蚀玻璃纤维复合材料中的玻璃纤维为S4C-660JA玻璃纤维；

所述步骤(5)中，碳纤维对步骤(4)形成的防电化学腐蚀玻璃纤维复合材料层表面进行缠绕时的缠绕纱团数为3～5团纱，所述步骤(5)中所用碳纤维为TG800-24K碳纤维。