[发明专利]塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法

权利要求书

1.一种塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法，其特征在于，包括：

步骤一、瓶嘴装配：对内胆的外表面及需要安装在内胆上的瓶嘴和尾顶使用99％以上浓度的无水乙醇清洗，去除表面的污渍，将密封圈、密封垫与瓶嘴装配形成待装配体，待装配体安装在内胆的瓶口上，尾顶安装在内胆的尾部上且与瓶口同轴度小于3毫米，待装配体、尾顶与内胆进行冷装配，将保证内胆与待装配体、尾顶在其工作温度下气瓶不会再次收缩；

步骤二、缠绕固定：使用缠绕工装将带瓶嘴的内胆固定在四棱数控缠绕机上；

步骤三、表面处理：对内胆外表面进行热处理8-10分钟，内胆表面温度在65-75℃，用红外线测温仪监控测量数据，去除内胆外表面的钝化层增加内胆外表面的附着能力；

步骤四、配胶缠绕：配制粘度指数为25℃粘度6700MP·S的固化树脂，将固化树脂放入烘箱中加热保温一小时，加热温度40-50℃，使固化树脂达到凝胶时间大于8小时状态，将固化树脂与脂环族多胺环氧树脂固化剂按照重量组份5:4比例混合搅拌均匀，搅拌时间8-15分钟，将混合固化剂后的固化树脂倒入胶槽加热，胶槽加热温度48-52℃，将碳素纤维浸胶后进行纤维缠绕层的缠绕，缠绕范围为气瓶的尾顶与瓶嘴之间的外壁，缠绕方式为环形螺旋缠绕且缠绕12-18层，缠绕时碳素纤维张力控制为22-25N到10-15N由内向外逐层递减，在由内向外径向缠绕时，向内胆充装压力逐层递增的压缩空气，纤维缠绕层的总厚度为9.5mm-12.5mm；

步骤五、保护层缠绕：在纤维缠绕层外缠绕保护层，保护层的缠绕范围为气瓶的尾顶、瓶嘴及筒身部位，不允许增强层裸露；

步骤六、固化：将带有纤维缠绕层的内胆在10-20分钟内转移到固化炉中进行两次升温保温直至固化；

步骤七、装阀及整体气密：施加200N·m-250N·m的力矩在瓶嘴安装阀门进行气密试验。

步骤八、包装入库：对气密合格的气瓶进行包装入库。

2.如权利要求1所述的塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法，其特征在于：步骤一中，待装配体与内胆在-40℃环境内进行冷装配，内胆与待装配体的工作温度为-40℃～65℃，使密封圈紧密地被压缩在瓶嘴与内胆之间，形成良好的密封效果。

3.如权利要求1所述的塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法，其特征在于：步骤四中，按照重量组份配制固化树脂，固化树脂包括80份CYD127环氧树脂、75份甲基四氢苯酐、3份N，N-二甲基苄胺。

4.如权利要求1所述的塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法，其特征在于：步骤四中，环形螺旋缠绕由内向外具体为第一层环向89°纵向5°、第二层环向89°纵向6°、第三层环向89°纵向10°、第四层环向89°纵向13°、第五层环向89°纵向15°、第六层环向89°纵向18°、第七层环向89°纵向22°、第八层环向89°纵向25°、第九层环向89°纵向29°、第十层环向89°纵向33°、第十一层环向89°纵向40°、第十二层环向89°纵向45°，第十三层环向89°纵向50°、第十四层环向89°纵向53°、第十五层环向89°纵向55°、第十六层环向89°纵向57°、第十七层环向89°纵向59°、第十八层环向89°。

5.如权利要求1所述的塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法，其特征在于：步骤四中，为防止塑料内胆在缠绕过程中变形，在缠绕纤维缠绕层时内胆内部进行密封充气逐渐打压，充气打压的初始压力为1bar，由内向外每两层增加0.1-0.16bar。

6.如权利要求1所述的塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法，其特征在于，步骤五中，使用步骤四中的混合固化剂后的固化树脂将玻璃纤维以环形螺旋缠绕，缠绕2-5层，缠绕时玻璃纤维张力控制为80N到100N由内向外逐层递减，保护层的总厚度为9.5mm-12.5mm。

7.如权利要求1所述的塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法，其特征在于：步骤六中，第一次升温固化环境温度为60-80℃，保温90-150分钟，第二次升温固化环境温度为80-100℃，保温300-400分钟。

8.使用权利要求1-7任一项所述的塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶及其制造方法制造的塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶，其特征在于，包括内胆，内胆大致呈圆筒型且两端大致为圆弧形，内胆两端相对设置有尾柱和瓶口，尾柱由内胆向外延伸构成，瓶口上过盈装配有瓶嘴，瓶嘴内安装有密封圈与密封垫，密封圈位于瓶嘴与内胆上瓶口的侧表面之间，密封垫位于瓶嘴与内胆上瓶口的端面之间，尾柱上过盈装配有尾顶，瓶嘴和尾顶与内胆接触的一端均向外延伸出外沿部，外沿部与内胆两端的圆弧面相适应且紧密贴合，所述气瓶的尾顶与瓶嘴之间的外壁上包覆有环形螺旋缠绕的纤维缠绕层，纤维缠绕层将所述瓶嘴和尾顶的外沿部包覆使瓶嘴、尾顶、内胆连接为一体，纤维缠绕层包括碳素纤维和固化树脂，在纤维缠绕层外缠绕保护层，保护层包括玻璃纤维和固化树脂。