用于压力储气容器的复合树脂材料及其制备方法技术

本申请属于复合树脂材料技术领域，尤其涉及一种用于压力储气容器的复合树脂材料及其制备方法。本申请提供的用于压力储气容器的复合树脂材料的制备方法，包括如下步骤：将碳纳米管和分散油进行混合处理，配置碳纳米管浆料；将尼龙6和高密度聚乙烯混合形成树脂混合料；将所述树脂混合料在双螺杆挤出机中熔融后，加入所述碳纳米管浆料，挤出造粒，制得所述复合树脂材料。本申请提供的制备方法，能够提高碳纳米管在基体树脂中的分散性，从而提高复合材料的低温性能，并提高散热性能。并提高散热性能。

Composite resin material for pressure gas storage vessel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
用于压力储气容器的复合树脂材料及其制备方法


[0001]本申请属于复合树脂材料
，尤其涉及一种用于压力储气容器的复合树脂材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]储氢系统是燃料电池系统的核心部件之一，其包含高压储氢瓶，安全阀，以及管路等。其中，高压储氢瓶主要负责储存高压气态氢气，其工作状态以及健康情况决定了整个燃料电池车的安全性以及使用寿命。塑料内胆、碳纤维全缠绕的四型高压储氢瓶，由于重量轻，储气密度高，成型相较金属制内胆较容易等优势，被市场广泛期待。目前，四型高压储氢瓶主要应用在对重量较为敏感的燃料电池乘用车上。
[0003]相对于金属内胆的三型储氢瓶，四型储氢瓶的强度由碳纤维铺层结构提供，塑料内胆主要作为一道屏障保证储存压力且防止气体泄漏。四型储氢瓶的设计工作温度范围为
‑
40℃～85℃，这不仅考虑了燃料电池汽车作为交通工具可能会有的工作环境，也考虑了氢气在充填过程中由于压缩造成的升温以及在供气过程中由于降压造成的降温。但在低温情况下，塑料材料会收缩；当温度低于材料本身的玻璃化温度时，还会发生脆化现象，即强度提高断裂拉伸率大幅下降。塑料材料低温下的这种性能改变，导致四型储氢瓶中塑料内胆容易从碳纤维铺层脱开，储气瓶仅由塑料内胆承担内部气体的压力，耐压能力大幅下降，四型储氢瓶容易发生疲劳，特别是在结构复杂的金属瓶阀座和树脂内胆的连接处更容易发生疲劳，增加氢气泄漏的风险。此外，低温下的断裂伸长率大幅下降，使得塑料内胆在高压下有可能无法充分贴合碳纤维耐压层，导致发生局部应力集中进而增加材料失效氢气泄漏的风险。

技术实现思路

[0004]本申请要解决的问题
[0005]本申请的目的在于提供一种用于压力储气容器的复合树脂材料及其制备方法，旨在解决现有的用作压力储气容器塑料内胆的树脂材料性能差，影响塑料内胆的性能，从而增加材料失效氢气泄漏风险的问题。
[0006]解决问题的方法
[0007]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0008]本申请一方面提供一种用于压力储气容器的复合树脂材料，包括如下重量份数的下列组分：
[0009][0010]其中，所述碳纳米管分散体系为碳纳米管和分散油形成的分散体系。
[0011]优选的，所述分散油选自白矿油、硅油中的至少一种。
[0012]优选的，所述碳纳米管分散体系中，所述碳纳米管和所述分散油的质量比为1:3～3:1。
[0013]优选的，所述助剂包括抗氧剂。
[0014]本申请另一方面提供一种用于压力储气容器的复合树脂材料的制备方法，包括如下步骤：
[0015]将碳纳米管和分散油进行混合处理，配置碳纳米管浆料；
[0016]将尼龙6和高密度聚乙烯混合形成树脂混合料；
[0017]将所述树脂混合料在双螺杆挤出机中熔融后，加入所述碳纳米管浆料，挤出造粒，制得所述复合树脂材料。
[0018]优选的，所述将碳纳米管和分散油进行混合处理，包括：
[0019]将所述分散油先在搅拌机进行搅拌，之后将所述碳纳米管放入搅拌中的所述分散油中混合处理，得到碳纳米管预混合浆料；
[0020]将所述预混合浆料置于均质分散机中进一步进行分散处理，得到更加均匀分散的所述碳纳米管浆料。
[0021]优选的，所述将所述预混合浆料置于均质分散机中进行分散处理的步骤中，分散处理的压力为20～60MPa，分散时间为3～15小时。
[0022]优选的，所述将所述树脂混合料在双螺杆挤出机中熔融的步骤中，熔融温度为230
‑
250℃。
[0023]优选的，所述加入所述碳纳米管浆料的步骤中，所述碳纳米管浆料在所述双螺杆挤出机中的时间小于或等于1分钟。
[0024]优选的，所述加入所述碳纳米管浆料的步骤中，将所述碳纳米管浆料从所述双螺杆挤出机的侧喂料口喂入。
[0025]专利技术效果
[0026]本申请提供的用于压力储气容器的复合树脂材料，以尼龙6和高密度聚乙烯作为树脂基体，在此基础上，添加碳纳米管来改性尼龙6和高密度聚乙烯，从而提高基体材料的强度，降低其线膨胀系数，使复合树脂材料具有较好的综合性能，具体包括较好的拉伸强度和较高的断裂拉伸率，较低的玻璃化转化温度和较好的成型性能。为了提高碳纳米管的分散性，使其性能有效发挥，本申请采用分散油分散碳纳米管的混合体系作为碳纳米管的添加体系，有效提高碳纳米管在树脂基体中的分散均匀性，从而有助于碳纳米管与树脂基体材料形成交联结构，从而对基体材料进行增韧，改性其低温性能。此外，碳纳米管的引入，还可以提升复合树脂材料的热传导率，使得复合树脂材料用作压力储气容器的内胆材料时，
赋予其散热性能。
[0027]本申请提供的用于压力储气容器的复合树脂材料的制备方法，采用分散油作为碳纳米管的分散介质，并通过两次分散处理制备碳纳米管浆料，以提高碳纳米管在分散油中的分散性能，在此基础上，将碳纳米管浆料加入到熔融的树脂混合料中，提高碳纳米管在树脂熔体中的分散均匀性，使碳纳米管能够提高基体材料的强度，降低其线膨胀系数，从而赋予复合树脂材料具有较好的综合性能，具体包括较好的拉伸强度和较高的断裂拉伸率，较低的玻璃化转化温度和较好的成型性能，并赋予复合树脂材料散热性能。
具体实施方式
[0028]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0029]本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a
‑
b(即a和b),a
‑
c,b
‑
c,或a
‑
b
‑
c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0030]应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0031]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0032]本申请实施例提供的压力储气容器，是指能够储存高压气体的储气罐。压力储气容器通常为高压金属罐，储气压力为0.8～2兆帕甚至更高。应当注意的是，储气罐的材质，可以为金属材质，但不限于金属材质。在一些实施例中，压力储气容器为高压储氢瓶。
[0033]四型储氢瓶的塑料内胆材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于压力储气容器的复合树脂材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将碳纳米管和分散油进行混合处理，配置碳纳米管浆料；将尼龙6和高密度聚乙烯混合形成树脂混合料；将所述树脂混合料在双螺杆挤出机中熔融后，加入所述碳纳米管浆料，挤出造粒，制得所述复合树脂材料。2.根据权利要求1所述的用于压力储气容器的复合树脂材料的制备方法，其特征在于，所述将碳纳米管和分散油进行混合处理，包括：将所述分散油先在搅拌机进行搅拌，之后将所述碳纳米管放入搅拌中的所述分散油中混合处理，得到碳纳米管预混合浆料；将所述预混合浆料置于均质分散机中进一步进行分散处理，得到更加均匀分散的所述碳纳米管浆料。3.根据权利要求2所述的用于压力储气容器的复合树脂材料的制备方法，其特征在于，所述将所述与混合浆料置于均质分散机中进行分散处理的步骤中，分散处理的压力为20～60MPa，分散时间为3～15小时。4.根据权利要求1至3任一项所述的用于压力储气容器的复合树脂材料的制备方法，其特征在于，所述将所述树脂混合料在双螺杆挤出机中熔融的步骤中，熔融...

【专利技术属性】
技术研发人员：章驰天，李然，邓飞，
申请(专利权)人：深圳烯湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：