HDPE內(nèi)襯全復(fù)合材料壓縮天然氣氣瓶研制

且聽風(fēng)吟

               房景臣 付求舟 蔣元興 黨旭債 ( 航夭材料及工藝研究所， 北京， 1 0 0 0 7 6 )
     摘 要 本文對以高密度聚乙烯為內(nèi)襯的玻璃纖維纏繞復(fù)合材料天然氣氣瓶的制造工
藝進(jìn)行r 初步試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明: 采用帶溝槽的金屬接嘴、 用滾塑法成型H D P E內(nèi)襯
在工藝L是可行的， 制造的內(nèi)襯可滿足C N G氣瓶對剛性、 氣密性等的需要; 選用環(huán)氧樹脂體
系, S . 2 高強(qiáng)玻璃纖維通過適當(dāng)?shù)睦p繞工藝能制造出符合要求的H D P E內(nèi)襯全復(fù)合材料壓縮
天然氣氣瓶
關(guān)鍵詞 合材料 汽瓶 內(nèi)襯 纏 繞 少藝

1 前言
     在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天， 汽車作為重要污染源， 其排放物對人類生存環(huán)境形成的危害日
益突出， 控制汽車尾氣排放己成為國際性的問題， 世界各國紛紛頒布了汽車尾氣排放法規(guī)， 對汽
車的燃料提出了新的要求。因此， 世界各國都在積極開發(fā)新能源， 尋找傳統(tǒng)能源的代用燃料
     天然氣( 主要成分是甲烷) 被認(rèn)為是理想的車用低污染燃料， 突出的優(yōu)點(diǎn)是: ①排放污染低，
與傳統(tǒng)的燃料相比， 可減少7 8 %的空氣污染; ②天然氣的燃燒溫度為7 0 5℃， 比汽油高2 5 0℃， 使
用安全性更高; ③可延長汽車使用壽命; ④價(jià)格便宜， 儲量豐富。
     因此， 國內(nèi)外壓縮天然氣( C N G ) 汽車發(fā)展非常迅速， 車載高壓氣瓶成為研制的新方向。車用
高壓氣瓶最早以金屬鋼瓶為主， 由于重量原因后改為鋁合金材料。到了2 0 世紀(jì)7 0 年代， 用玻璃
纖維以纏繞方法包在鋼膽或鋁膽外面以減輕重量， 8 0 年代美國開始以碳纖維外包鋁膽來進(jìn)一步
減輕重量。但金屬氣瓶或以金屬作為內(nèi)襯的氣瓶除了重量很重以外， 還存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)， 那
就是爆炸后金屬碎片嚴(yán)重威脅到生命財(cái)產(chǎn)安全。到了9 0年代， 美國B m n s w i c k 公司、 E D O公司等
研制成功了全復(fù)合材料壓縮天然氣氣瓶， 這種氣瓶以高密度聚乙烯塑料作為內(nèi)襯， 外面纏繞玻璃
纖維或碳纖維， 其重量僅為鋼制氣瓶的1 / 3 。這種氣瓶具有輕質(zhì)、 高強(qiáng)、 耐腐蝕、 氣密性好， 抗爆性
好、 可靠性高、 耐疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)。
     本文對以高密度聚乙烯為內(nèi)襯的玻璃纖維纏繞全復(fù)合材料天然氣氣瓶的制造工藝進(jìn)行了研
2 C N G氣瓶的技犬要求
     國內(nèi)外對復(fù)合材料C N G天然氣氣瓶的主要技術(shù)〔 ’ 」 如下:
     使用介質(zhì) 天然氣
     工作壓力 2 0  M P a
     爆破壓力 7 3  M P a( 玻璃纖維纏繞)
     疲勞次數(shù) 〕7  5 0 0 次
     使用年限 [ L O 年以土
3 制造工藝
3 . 1 內(nèi)襯
     在氣瓶正常工作時(shí)， 作為C N G全復(fù)合材料內(nèi)襯從理論上講不承擔(dān)載荷， 但它必須滿足以下要
求; ①保證良好的氣密性; ②有一定的剛度， 能兼作纖維纏繞時(shí)的模具; ③沖擊韌性好， 在使用壽
命周期內(nèi)不發(fā)生蠕變破壞。內(nèi)襯的設(shè)計(jì)與制造是C N G全復(fù)合材料研制的關(guān)鍵。
3 ， 1 . 1 內(nèi)村材料
     內(nèi)襯材料可以是鋼、 鋁
能差等缺點(diǎn)， 已逐漸被C N G
、 塑料等， 但鋼、 鋁等金屬內(nèi)襯由于其破壞模式的安全性低、 耐疲勞性
氣瓶制造商淘汰， 取而代之的是綜合性能頗佳的H D P E 塑料內(nèi)襯。
弓 . 1 . 2 接嘴
     高壓聚乙烯( H D P E ) 內(nèi)襯采用滾塑成型， 將金屬接嘴進(jìn)行前期預(yù)埋， 與內(nèi)襯一次成型， 避免二  
                    次枯接。該工藝方法的最大難點(diǎn)是在不使用膠粘劑的情況下實(shí)現(xiàn)金屬接
                     嘴和聚乙烯內(nèi)襯的連接在高內(nèi)壓狀態(tài)下的氣密穩(wěn)定性。聚乙烯屬于非極
                     性的難粘材料， 與接嘴( 鋼或鋁) 之間的結(jié)合強(qiáng)度非常低， 因此， 要保證內(nèi)
                     襯的氣密性， 只能從接嘴的結(jié)構(gòu)形式上想辦法。通過多次試驗(yàn)， 我們采用
                     了圖1 所示的結(jié)構(gòu)形式。
                         氣瓶正常工作時(shí)處于受內(nèi)壓的狀態(tài)， 接嘴的溝槽與H O P E塑料咬合
                     而形成自鎖狀態(tài)， 并且隨著壓力的增高， 這種自鎖形式就越緊密， 氣密性
                   就越好。這種結(jié)構(gòu)形式是可行、 可靠的。 這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯按照G B 1 2 1 3 7 -
                     8 9 《 氣瓶氣密性試驗(yàn)方法》 進(jìn)行氣密試驗(yàn)， 試驗(yàn)壓力為0 . 3  M P a ， 保壓時(shí)間

intotherain

受益了。

jnscb

看看

benic

回復(fù)看看，什么時(shí)候的文章？？

guilin

唉，怎么每次都要回復(fù)在可以下載？？

810991084

唉，怎么每次都要回復(fù)在可以下載？？

wfqzscy

回復(fù)一下，哈哈。一定要看完心才放下.

kingstt

bu cuo de wen zhang

qq106363503

ding

andjayzhen

氣瓶應(yīng)該會進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用吧