一种适用于碳纤维湿法缠绕的复合气瓶固化工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于碳纤维湿法缠绕的复合气瓶固化工艺方法，它包括以下步骤：步骤1：首先在复合气瓶外壁上预先开设与缠绕线型相匹配的线槽，然后将浸染环氧树脂胶后的碳纤维按照预先设定好的线型缠绕在复合气瓶外壁上线槽中。有益效果在于：本发明专利技术一方面在初步固化过程中以热风循环的方式有效增加了固化升温后的气流与复合气瓶外碳纤维层的接触速度，从而有效加快了复合气瓶外侧碳纤维层最外侧胶液的凝固，另一方面通过合理选择复合气瓶的二次固化温度，在提升复合气瓶生产效率的同时降低了碳纤维湿法缠绕复合气瓶生产过程中的能耗。中的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于碳纤维湿法缠绕的复合气瓶固化工艺方法


[0001]本专利技术涉及到碳纤维湿法缠绕的复合气瓶制造
，尤其涉及一种适用于碳纤维湿法缠绕的复合气瓶固化工艺方法。

技术介绍

[0002]随着天然气、氢气、氦气等一类压缩气体的广泛使用，气瓶成了这类压缩气体的首选容器，为了提高气瓶的容重比和承压能力，本领域内已广泛使用纤维缠绕气瓶，其方案是在金属无缝内胆外壁按一定的规律缠绕高强度纤维增强树脂基体并将其固化形成复合材料层。
[0003]专利号为CN201010239051.1的中国专利，公开了一种纤维缠绕气瓶的固化方法，脂基体后缠绕气瓶，在气瓶表面形成纤维树脂复合材料层；2)将缠绕好的气瓶水平置于第一固化炉中，保持气瓶始终绕其中心轴线旋转，直至纤维树脂复合材料层中的树脂基体凝胶，完成初步固化；3)将完成初步固化后的气瓶立即转入第二固化炉中，按常规固化制度完成气瓶的最后固化。
[0004]上述专利所述的固化方法，主要是通过先将气瓶外侧的纤维层以水平旋转方式进行固化，然后再将气瓶外侧的纤维层以竖直悬挂的方式进行固化，虽然上述固化方式能够满足气瓶外侧纤维层的固化加工需求，但是上述固化方式下，一方面气瓶外侧的纤维层在水平旋转固化时容易因固化炉内的升温后的固化气流与气瓶外侧纤维层接触速度较慢，进而导致气瓶外侧纤维层的初步固化速度较慢，从而使得气瓶外侧纤维层整个固化加工过程较慢，降低了气瓶外侧纤维层的固化效率，另一方面由于气瓶外侧的纤维层在二次固化时是采用常会的固化方式，固化温度较高，增加了气瓶的固化过程的能耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种适用于碳纤维湿法缠绕的复合气瓶固化工艺方法。
[0006]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0007]一种适用于碳纤维湿法缠绕的复合气瓶固化工艺方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：首先在复合气瓶外壁上预先开设与缠绕线型相匹配的线槽，然后将浸染环氧树脂胶后的碳纤维按照预先设定好的线型缠绕在复合气瓶外壁上线槽中；
[0009]步骤2：将缠绕好的复合气瓶呈水平方式放置在水平旋转式、且带热风循环功能的固化炉内，并使复合气瓶保持绕其中心轴线旋转，以便在升温后的气流与复合气瓶外壁上缠绕后形成的碳纤维层接触过程中，实现复合气瓶外壁上胶液的初步凝固；
[0010]步骤3：将步骤2中经初步凝固后的复合气瓶放置在连续步进式的固化炉内于127℃下恒温固化1h便可完成对复合气瓶的最终固化加工。
[0011]进一步的，理论上经LY564型的环氧树脂胶体系处理过的碳纤维层在凝固时，为了完全凝固，还需要使碳纤维层160℃以上温度下进行恒温固化，然然而经试验研究发现，经
LY564型的环氧树脂胶体系处理的碳纤维层在127℃下凝固后也基本完全实现复合气瓶上碳纤维层的凝固，因而从提高生产效率以及降低能耗的方面考虑，采用127℃的二次固化温度。
[0012]进一步的，所述步骤1中所采用的环氧树脂胶为LY564型的环氧树脂胶体系，实验研究表明LY564型的环氧树脂胶体系具有较高的玻璃化转变温度，完全满足碳纤维湿法缠绕复合气瓶的制备需求。
[0013]进一步的，所述步骤2中复合气瓶绕中心线轴的旋转速度为5
‑
8r/min，所述步骤2中复合气瓶绕中心线轴的旋转时间为0.6
‑
0.7h，这样设计能够确保碳纤维层在复合气瓶上的快速凝结。
[0014]进一步的，所述步骤1中的固化温度为92℃，由于研究表明LY564型的环氧树脂胶体系的理论凝胶温度为90℃，然后收固化环境的影响，为了确保复合气瓶外的碳纤维层在初步凝固过程中外层胶液的完全凝固，故采用92℃的凝胶温度，以确保复合气瓶外侧碳纤维层的初步凝固。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016]本专利技术一方面在初步固化过程中以热风循环的方式有效增加了固化升温后的气流与复合气瓶外碳纤维层的接触速度，从而有效加快了复合气瓶外侧碳纤维层最外侧胶液的凝固，另一方面通过合理选择复合气瓶的二次固化温度，在提升复合气瓶生产效率的同时降低了碳纤维湿法缠绕复合气瓶生产过程中的能耗。
具体实施方式
[0017]一种适用于碳纤维湿法缠绕的复合气瓶固化工艺方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1：首先在复合气瓶外壁上预先开设与缠绕线型相匹配的线槽，然后将浸染环氧树脂胶后的碳纤维按照预先设定好的线型缠绕在复合气瓶外壁上线槽中；
[0019]步骤2：将缠绕好的复合气瓶呈水平方式放置在水平旋转式、且带热风循环功能的固化炉内，并使复合气瓶保持绕其中心轴线旋转，以便在升温后的气流与复合气瓶外壁上缠绕后形成的碳纤维层接触过程中，实现复合气瓶外壁上胶液的初步凝固；
[0020]步骤3：将步骤2中经初步凝固后的复合气瓶放置在连续步进式的固化炉内于127℃下恒温固化1h便可完成对复合气瓶的最终固化加工。
[0021]本实施例中，理论上经LY564型的环氧树脂胶体系处理过的碳纤维层在凝固时，为了完全凝固，还需要使碳纤维层160℃以上温度下进行恒温固化，然然而经试验研究发现，经LY564型的环氧树脂胶体系处理的碳纤维层在127℃下凝固后也基本完全实现复合气瓶上碳纤维层的凝固，因而从提高生产效率以及降低能耗的方面考虑，采用127℃的二次固化温度。
[0022]本实施例中，所述步骤1中所采用的环氧树脂胶为LY564型的环氧树脂胶体系，实验研究表明LY564型的环氧树脂胶体系具有较高的玻璃化转变温度，完全满足碳纤维湿法缠绕复合气瓶的制备需求。
[0023]本实施例中，所述步骤2中复合气瓶绕中心线轴的旋转速度为5
‑
8r/min，所述步骤2中复合气瓶绕中心线轴的旋转时间为0.6
‑
0.7h，这样设计能够确保碳纤维层在复合气瓶上的快速凝结。
[0024]本实施例中，所述步骤1中的固化温度为92℃，由于研究表明LY564型的环氧树脂胶体系的理论凝胶温度为90℃，然后收固化环境的影响，为了确保复合气瓶外的碳纤维层在初步凝固过程中外层胶液的完全凝固，故采用92℃的凝胶温度，以确保复合气瓶外侧碳纤维层的初步凝固。
[0025]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于碳纤维湿法缠绕的复合气瓶固化工艺方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1：首先在复合气瓶外壁上预先开设与缠绕线型相匹配的线槽，然后将浸染环氧树脂胶后的碳纤维按照预先设定好的线型缠绕在复合气瓶外壁上线槽中；步骤2：将缠绕好的复合气瓶呈水平方式放置在水平旋转式、且带热风循环功能的固化炉内，并使复合气瓶保持绕其中心轴线旋转，以便在升温后的气流与复合气瓶外壁上缠绕后形成的碳纤维层接触过程中，实现复合气瓶外壁上胶液的初步凝固；步骤3：将步骤2中经初步凝固后的复合气瓶放置在连续步进式的固化炉内于127℃下恒温固化1h便可完成对复合气瓶的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭轶谦，黄焕伟，徐辉臣，王永鑫，张祥龙，
申请(专利权)人：上海天海复合气瓶有限公司，
类型：发明
国别省市：