[发明专利]复合高压储氢容器塑料内胆缠绕结构及方法

说明书

本发明公开了一种复合高压储氢容器塑料内胆缠绕结构及方法，其中，缠绕结构包括内胆，该内胆包括圆筒状瓶身，在该瓶身外周依次采用纤维缠绕有第一缠绕层和第二缠绕层，在所述瓶身外周与所述第一缠绕层之间设有第三缠绕层，该第三缠绕层沿所述内胆轴向螺旋式缠绕在所述瓶身外周，所述第三缠绕层通过连接胶层与所述内胆外壁连接；本申请在内胆和环向的第一缠绕层之间施加连接胶层和轴向螺旋式缠绕的第三缠绕层，使得内胆和环向的第一缠绕层之间的轴向应力抵消，从而消除了分层开裂。

技术领域

本发明涉及复合高压压力容器技术领域，具体涉及一种复合高压储氢容器塑料内胆缠绕结构及方法。

背景技术

氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展。随着国内复合材料成型技术的发展与轻量化的市场发展趋势，高压复合内胆，尤其是塑料内胆全缠绕内胆迅猛发展，已经成为国际上的主流。复合内胆由缠绕层和内胆两部分组成。其中，内胆为塑料材料的内胆具有格外的优势。与其他内胆产品相比，塑料内胆缠绕内胆具有：不会产生应力腐蚀和氢脆现象、优异的抗疲劳性能、优越的耐腐蚀性能(耐酸、碱腐蚀)及优越的抗冲击性能。

但是在实际制备非金属内胆全缠绕内胆过程中，由于纤维缠绕层直接在塑料内胆表面上进行复合层缠绕，塑料内胆外壁受应力影响，以致内胆和缠绕层无法有效贴合存在较大空隙。尤其是在内胆的瓶底与瓶口的两圆弧之间圆筒外壁环向有缠绕层。更是存在下述缺点：

1、由于未施加塑料内胆与纤维缠绕层层间粘接剂，导致纤维缠绕层与塑料内胆间势必出现界面，形成分离状态，导致于塑料内胆与纤维缠绕层层间脱离。

2、由于塑料内胆与纤维缠绕层的热膨胀系数、弹性模量及延伸率不同，塑料内胆与纤维缠绕层经常会因为温度变化及及载荷的变化而产生过大的应力，致使外增强承压的纤维缠绕层与塑料内胆分层，导致塑料内胆表面出现脱模，从而影响复合高压储氢瓶的承压稳定性、安全性。这样的内胆具有非常大的缺陷，得到的产品质量不可控，不良率较高，难以适用于高压的应用环境。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复合高压储氢容器塑料内胆缠绕结构，该结构的缠绕层不易脱落，不会分层开裂。

进一步，本申请还提供一种复合高压储氢容器塑料内胆玄武岩增强纤维缠绕方法。

本发明所采用的技术方案是：

复合高压储氢容器塑料内胆缠绕结构，包括内胆，该内胆包括圆筒状瓶身，在该瓶身外周依次缠绕有第一缠绕层和第二缠绕层，在所述瓶身外周与所述第一缠绕层之间设有第三缠绕层，该第三缠绕层沿所述内胆轴向螺旋式缠绕在所述瓶身外周，所述第三缠绕层通过连接胶层与所述内胆外壁连接。

进一步，所述第一缠绕层环向缠绕在所述第三缠绕层外周。

进一步，所述第二缠绕层沿所述内胆轴向交叉式缠绕在所述第一缠绕层外周。

进一步，所述连接胶层为环氧树脂。

进一步，所述连接胶层采用如下重量份材料制成：618环氧树脂62～65份、 6101环氧树脂15～26份、KH560偶联剂4～15份、5750稀释剂5～6份、5784固化剂35～45份。

进一步，所述缠绕层采用环氧树脂或玄武岩纤维。

进一步，所述缠绕层采用碳纤维、玻璃纤维或复合纤维。

进一步，本申请还提供一种复合高压储氢容器塑料内胆缠绕结构缠绕方法，包括如下步骤：

S1、将内胆固定在缠绕设备上；

S2、在内胆的外表面上均匀涂覆连接胶层；

S3、将纤维沿内胆的轴向螺旋式铺设在胶层上，形成第三缠绕层；