Pa ;另一只经1.Sm高空坠落实验之后水压爆破，结果为132MPa，显示出按照本发明所述方法制备的混杂压缩天然气气瓶具有良好的承压效果，并且具有良好的耐冲击性能。
[0042]实施例2
[0043]采用与实施例1相同的原材料制备:
[0044]步骤一、层间粘结协调层涂覆
[0045]将铝合金内衬安装在每15秒钟旋转360°的固定支架上，用毛刷蘸取白色高固丙烯酸聚氨酯水性涂料进行涂覆，确保铝胆外表面被全部涂覆，且涂覆均匀，该层厚度为0.2mm ；
[0046]步骤二、玄武岩纤维复合层缠绕
[0047]配制环氧树脂基体胶液，各组分具体质量比为:EPIKOTE 828环氧树脂:C352350多壁碳纳米管:甲基四氢苯酐固化剂:甲基六氢苯酐促进剂:AFE-1520有机硅酮消泡剂=100:9:80:3:2，搅拌均匀，确保各组分的均匀混合。
[0048]采用湿法缠绕工艺缠绕玄武岩纤维复合层，按照892/452/892的缠绕顺序完成缠绕，其中环向纤维缠绕总厚度为2.1mm，螺旋纤维缠绕厚度为1.0mm，缠绕张力依次为20N/18N/16N，形成玄武岩纤维复合层；
[0049]步骤三、碳纤维复合层缠绕
[0050]将玄武岩纤维更换为碳纤维，按照892/152/892/202/892/452/892/232/892/162/893的缠绕顺序完成缠绕，其中环向纤维缠绕厚度为4.8mm，螺旋纤维缠绕厚度为3.0mm，环向张力由30N递减至25N，螺旋张力由27N递减至23N，形成碳纤维复合层；
[0051]步骤四、玻璃纤维复合层缠绕
[0052]将碳纤维更换为玻璃纤维，按照152/892的缠绕顺序完成缠绕，其中螺旋缠绕厚度为0.8mm，环向缠绕厚度为0.3mm，缠绕张力为20N/18N，形成玻璃纤维复合材料外防护层；
[0053]步骤五、复合层固化
[0054]将上述混杂叠加缠绕成型后的气瓶放入固化炉内固化，固化制度为900C /2.5h+125°C /4.5h:其中90°C固化的2.5h区间内，气瓶沿轴向保持每15秒钟360。的转动，确保气瓶表面树脂流动均匀；
[0055]对本实施例进行水压爆破试验，爆破结果为:142MPa ；1.8m高空水平坠落后进行水压爆破试验，爆破结果为142MPa，显示该方法制备的混杂压缩天然气气瓶具有良好的承压效果以及耐冲击性能。
[0056]实施例3
[0057]与实施例1不同之处在于步骤二中配制环氧树脂基体胶液的比例不同:
[0058]各组分质量比为，EPIKOTE 828环氧树脂:C352350多壁碳纳米管:甲基四氢苯酐固化剂:甲基六氢苯酐促进剂:AFE-1520有机硅酮消泡剂=100:10:80:1:1。
[0059]对本实施例进行水压爆破试验及坠落试验验证，实验结果显示该方法制备的混杂压缩天然气气瓶具有良好的承压效果以及耐冲击性能。
[0060]实施例4
[0061]与实施例1不同之处在于玄武岩复合层的缠绕角度及厚度不同:
[0062]采用湿法缠绕工艺缠绕玄武岩纤维复合层，按照892/602/892的缠绕顺序完成缠绕，其中环向纤维缠绕总厚度为1.9mm，螺旋纤维缠绕厚度为0.9mm，缠绕张力依次为20N/18N/16N，形成玄武岩纤维复合层；
[0063]对本实施例进行水压爆破试验及坠落试验验证，实验结果显示该方法制备的混杂压缩天然气气瓶具有良好的承压效果以及耐冲击性能。
[0064]实施例5
[0065]与实施例1不同之处在于碳纤维复合层缠绕的角度及厚度不同:
[0066]将玄武岩纤维更换为碳纤维，按照892/152/892/182/892/352/892/212/892/162/893的缠绕顺序完成缠绕，其中环向纤维缠绕厚度为6.8mm，螺旋纤维缠绕厚度为3.7mm，环向张力由30N递减至25N，螺旋张力由27N递减至23N，形成碳纤维复合层；
[0067]对本实施例进行水压爆破试验及坠落试验验证，实验结果显示该方法制备的混杂压缩天然气气瓶具有良好的承压效果以及耐冲击性能。
[0068]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种玄武岩纤维及碳纤维混杂复合材料压缩天然气气瓶，其特征在于:所述气瓶的复合层由环氧树脂基体、玄武岩纤维、碳纤维与玻璃纤维构成。2.按照权利要求1所述玄武岩纤维及碳纤维混杂复合材料压缩天然气气瓶，其特征在于:所述环氧树脂基体的组成为环氧树脂、碳纳米管、固化剂、促进剂和消泡剂。3.按照权利要求1或2所述玄武岩纤维及碳纤维混杂复合材料压缩天然气气瓶，其特征在于:所述环氧树脂为均匀掺杂碳纳米管的热固性酚醛类环氧树脂或双酚A类环氧树脂。4.按照权利要求2或3所述玄武岩纤维及碳纤维混杂复合材料压缩天然气气瓶，其特征在于:环氧树脂与其他组分质量比为环氧树脂:碳纳米管:固化剂:消泡剂:促进剂=100:0.5-10:60-80:0.1-5:0.1_5，其中固化剂为甲基四氢苯酐，消泡剂为有机硅酮复合物，促进剂为甲基六氢苯酐。5.按照权利要求1所述玄武岩纤维及碳纤维混杂复合材料压缩天然气气瓶，其特征在于:所述玄武岩纤维为经过硅烷偶联剂处理过的纤维；所述碳纤维为T700级干喷湿纺碳纤维；所述玻璃纤维为经过硅烷偶联剂处理过的E型玻纤。6.按照权利要求1所述玄武岩纤维及碳纤维混杂复合材料压缩天然气气瓶，其特征在于:所述气瓶从内到外依次为铝合金内衬层(1)、层间粘结协调层(2)、玄武岩纤维复合层(3)、碳纤维复合层(4)以及玻璃纤维复合材料外防护层(5)。7.一种按照权利要求1所述气瓶的制备方法，其特征在于，制备步骤为:层间粘结协调层的涂覆一玄武岩纤维复合层缠绕一碳纤维复合层缠绕一玻璃纤维复合层缠绕一复合层固化。8.按照权利要求7所述气瓶的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: ①、层间粘结协调层涂覆 在铝合金内衬层(I)的外表面涂覆层间粘结协调层(2)，该层厚度为0.1-0.5mm，该协调层选用双酚A类环氧树脂或聚氨酯涂料； ②、玄武岩纤维复合层缠绕 配制环氧树脂基体胶液，胶液成分及质量比为环氧树脂:碳纳米管:固化剂:消泡剂:促进剂=100:0.5-10:60-80:0.1-5:0.1-5 ;环向缠绕和螺旋缠绕交替缠绕玄武岩纤维复合层(3)，其中环向纤维缠绕厚度为1.2-2.4mm，螺旋纤维缠绕厚度为0.8-1.2mm，缠绕角为25-60°，形成玄武岩纤维复合层(3); ③、碳纤维复合层缠绕 步骤②完成后，将玄武岩纤维更换为碳纤维，采用环向和螺旋交替缠绕完成碳纤维复合层(4)，其中环向纤维缠绕厚度为4.6-6.8mm，螺旋纤维缠绕厚度为2.8-3.9mm，缠绕角度为15-45°，形成碳纤维复合层(4); ④、玻璃纤维复合层缠绕 待步骤③完成后，将碳纤维更换为玻璃纤维，依次进行螺旋和环向缠绕，其中螺旋缠绕厚度为0.6-0.9mm,缠绕角度为15°，环向缠绕厚度为0.3-0.5mm,形成玻璃纤维复合材料外防护层(5); ⑤、复合层固化 将上述混杂叠加缠绕成型后的气瓶放入固化炉内固化，固化制度为90°C /2.5h+125°C /4.5h:其中90°C固化的2.5h区间内，气瓶瓶体保持每15秒钟360°的转动，使气瓶表面树脂流动均匀。9.按照权利要求7所述气瓶的制备方法，其特征在于:缠绕工艺采用湿法连续缠绕，分别牵引玄武岩纤维、碳纤维及玻璃纤维粗纱通过树脂胶槽浸润树脂胶液以环向或螺旋排纱方式进行连续缠绕成型。10.按照权利要求7至9所述气瓶的制备方法，其特征在于:缠绕过程中张力波动范围控制在±2N内。
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维及碳纤维混杂复合材料压缩天然气气瓶及其制备方法，其特征在于：所述气瓶的复合层由环氧树脂基体、玄武岩纤维、碳纤维与玻璃纤维构成。本发明采用掺杂碳纳米管的环氧树脂与纤维进行复合，有效的提高了单束纤维及层间的粘结性能及抗剪切强度，提高气瓶碰撞后的使用寿命。玄武岩纤维的力学性能超过普通玻璃纤维，具有良好的抗湿热特性；与碳纤维相比具有明显的成本优势及更广泛的应用性。用玄武岩纤维与碳纤维混杂复合材料制备的压缩天然气气瓶，可以在保证产品性能的同时有效降低成本，本发明的气瓶工作压力达到35MPa，经1.8m高空坠落实验后爆破压力仍超过130MPa，安全系数超过3.4倍，具有良好的使用性能和成本优势。
【IPC分类】C08K9/06, F17C1/06, C08L63/00, C08K7/10
【公开号】CN104913185
【申请号】CN201510349617
【发明人】齐磊, 刘扬涛, 宋维凤, 王大为
【申请人】沈阳中复科金压力容器有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月19日