【技术实现步骤摘要】
本申请属于压力容器，具体涉及一种无内衬复合材料气瓶及其制备方法。
技术介绍
1、目前的金属内衬气瓶的泄漏率低但会增加气瓶的重量，气瓶重量减轻能够提高飞行器的入轨能力，因此对航天飞行器的承载效率至关重要，故气瓶减重成为研究重点，然而通过优化金属内衬气瓶的结构来减轻重量基本已经到达了极限。近年来，无内衬复合材料气瓶具有轻量化、强度大等优点，已经逐渐成为气瓶的研究热点。
2、然而当液氧、液氢等推进剂注入气瓶时，复合材料会受到降温冲击产生变形，在基材中引起应力，导致纤维层中产生微裂纹，若相邻纤维层的微裂纹重叠，则会引起气体的渗漏，气瓶内液氧或液氢等推进剂的渗漏，将会危害身体健康，严重的会造成舰毁人亡。目前通过纤维浸渍树脂的改性，能够一定程度上减少渗漏，然而所达到的防渗效果有限，无法有效解决气瓶在的渗漏问题。因此亟需设计了一种无内衬复合材料气瓶及其制备方法。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，提供了一种无内衬复合材料气瓶及其制备方法，本申请的无内衬复合材料气瓶轻质高强、气密耐腐蚀、使用寿命长，制备方法简单，可控性强。
2、一方面，本申请提供了一种无内衬复合材料气瓶，以复合材料层为瓶体，所述复合材料层两端设有金属端盖和加强环；所述复合材料层包括固化碳纤维层、内隔离层、外防护层；
3、所述固化碳纤维层由单向带肋层和环向缠绕层叠加而成；所述内隔离层均匀分布在所述单项带肋层内表面；所述外防护层均匀分布在所述环向缠绕层外表面。
4、可选地，所述固化碳纤
5、可选地，所述胺基单体为乙烯基胺或丙烯酰胺，所述催化剂为硫酸铜，所述自由基引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯，所述抗氧化剂为n,n'-二-2-萘基-1,4-苯二胺，所述溶剂为甲苯或乙酸乙酯。
6、可选地，所述内隔离层由聚醚醚酮、聚芳酰亚胺、聚砜、聚四氟乙烯中的任意一种或几种组成。
7、可选地，所述外防护层由聚氨酯乳液、碳纳米管分散液复合而成，所述碳纳米管分散液包括碳纳米管、分散助剂和丙酮。
8、可选地，所述分散助剂为十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、聚环氧乙烷中的任意一种。
9、可选地，所述单向带肋层采用交叉排向，所述环向缠绕层在所述带肋层外缠绕多层。
10、另一方面，本申请提供了一种无内衬复合材料气瓶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
11、步骤一、制作与气瓶内壁形状一致的芯模；
12、步骤二、在所述芯模上先均匀缠绕形成单向带肋层，完全包裹所述芯模，再均匀缠绕形成环向缠绕层，得到固化碳纤维层；
13、步骤三、在所述固化碳纤维层内包覆具有阻隔氢气作用的内隔离层；
14、步骤四、在所述固化碳纤维层外包覆具有防护作用的外防护层；
15、步骤五、在芯模两端添加接盖，强环由碳纤维缠绕而成，将端盖通过加强环连接于瓶体；
16、步骤六、将所述芯模送入固化模具进行固化，待固化完成后，取出芯模得到复合材料气瓶。
17、可选地，本申请的制备方法还包括固化碳纤维层材料的配置方法，包括如下步骤：
18、s1.将溶剂放置于加热炉上加热至65-90℃恒温，加入环氧树脂和催化剂，匀速搅拌30-50min至完全溶解；
19、s2.在上述溶液中加入自由基引发剂，均匀搅拌30-50min，使环氧树脂主链发生自由基反应形成活性位点；
20、s3.再缓慢滴加胺基单体，发生自由基接枝反应；
21、s4.最后加入抗氧化剂后降至室温，过滤后得到改性树脂溶液。
22、可选地，在所述步骤二中，固化碳纤维层缠绕层数不少于总层数的1/20；在所述步骤三中，所述内隔离层循环铺设三到五层；在所述步骤四中，所述外防护层循环铺设三到五层。
23、本申请的有益效果包括但不限于：
24、1.本申请的无内衬复合材料气瓶，气瓶一体化缠绕成型，结构更为简单、致密；
25、2.本申请的无内衬复合材料气瓶轻量化水平高，无需内衬层重量，整体重量可比传统气瓶轻30％以上，有利于进一步减重和节能；
26、3.本申请的无内衬复合材料气瓶气密性能优异，高强度固化碳纤维层、高阻隔聚合物内膜以及紧密结合界面，确保了极佳的气体不渗透性；
27、4.本申请的无内衬复合材料气瓶力学性能卓越，通过碳纤维缠绕结构具有卓越的强度和模量，承压和抗冲击性能优异；
28、5.本申请的无内衬复合材料气瓶使用寿命更长，无需焊缝结构避免了应力集中，且无金属腐蚀老化，大大延长了使用寿命；
29、6.本申请的无内衬复合材料气瓶通过设置外防护层，起到防护气瓶主体免受紫外线、化学介质等侵蚀的作用。
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1.一种无内衬复合材料气瓶，其特征在于，以复合材料层为瓶体，所述复合材料层两端设有金属端盖和加强环；所述复合材料层包括固化碳纤维层、内隔离层、外防护层；
2.根据权利要求1所述的无内衬复合材料气瓶，其特征在于，所述固化碳纤维层均由碳纤维丝和改性树脂溶液复合而成，所述改性树脂溶液包括环氧树脂、胺基单体、催化剂、自由基引发剂、抗氧化剂以及溶剂。
3.根据权利要求2所述的无内衬复合材料气瓶，其特征在于，所述胺基单体为乙烯基胺或丙烯酰胺，所述催化剂为硫酸铜，所述自由基引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯，所述抗氧化剂为N,N'-二-2-萘基-1,4-苯二胺，所述溶剂为甲苯或乙酸乙酯。
4.根据权利要求1所述的无内衬复合材料气瓶，其特征在于，所述内隔离层由聚醚醚酮、聚芳酰亚胺、聚砜中的任意一种或几种组成。
5.根据权利要求1所述的无内衬复合材料气瓶，其特征在于，所述外防护层由聚氨酯乳液、碳纳米管分散液复合而成，所述碳纳米管分散液包括碳纳米管、分散助剂和丙酮。
6.根据权利要求5所述的无内衬复合材料气瓶，其特征在于，所述分散助剂为十
7.根据权利要求1所述的无内衬复合材料气瓶，其特征在于，所述单向带肋层采用交叉排向，所述环向缠绕层在所述带肋层外缠绕多层。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的无内衬复合材料气瓶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
9.根据权利要求2所述的无内衬复合材料气瓶的制备方法，其特征在于：还包括改性树脂溶液的配置方法，包括如下步骤：
10.根据权利要求8所述的无内衬复合材料气瓶制备方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种无内衬复合材料气瓶，其特征在于，以复合材料层为瓶体，所述复合材料层两端设有金属端盖和加强环；所述复合材料层包括固化碳纤维层、内隔离层、外防护层；
2.根据权利要求1所述的无内衬复合材料气瓶，其特征在于，所述固化碳纤维层均由碳纤维丝和改性树脂溶液复合而成，所述改性树脂溶液包括环氧树脂、胺基单体、催化剂、自由基引发剂、抗氧化剂以及溶剂。
3.根据权利要求2所述的无内衬复合材料气瓶，其特征在于，所述胺基单体为乙烯基胺或丙烯酰胺，所述催化剂为硫酸铜，所述自由基引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯，所述抗氧化剂为n,n'-二-2-萘基-1,4-苯二胺，所述溶剂为甲苯或乙酸乙酯。
4.根据权利要求1所述的无内衬复合材料气瓶，其特征在于，所述内隔离层由聚醚醚酮、聚芳酰亚胺、聚砜中的任意一种或几种组成。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：屠硕，蔡立柱，梁思佳，裴金迪，
申请(专利权)人：沈阳欧施盾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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