HDPE內襯全復合材料壓縮天然氣氣瓶研制

且聽風吟

               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襯的玻璃纖維纏繞復合材料天然氣氣瓶的制造工
藝進行r 初步試驗研究。研究結果表明: 采用帶溝槽的金屬接嘴、 用滾塑法成型H D P E內襯
在工藝L是可行的， 制造的內襯可滿足C N G氣瓶對剛性、 氣密性等的需要; 選用環氧樹脂體
系, S . 2 高強玻璃纖維通過適當的纏繞工藝能制造出符合要求的H D P E內襯全復合材料壓縮
天然氣氣瓶
關鍵詞 合材料 汽瓶 內襯 纏 繞 少藝

1 前言
     在環境污染日益嚴重的今天， 汽車作為重要污染源， 其排放物對人類生存環境形成的危害日
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， 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新能源， 尋找傳統能源的代用燃料
     天然氣( 主要成分是甲烷) 被認為是理想的車用低污染燃料， 突出的優點是: ①排放污染低，
與傳統的燃料相比， 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價格便宜， 儲量豐富。
     因此， 國內外壓縮天然氣( C N G ) 汽車發展非常迅速， 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一步
減輕重量。但金屬氣瓶或以金屬作為內襯的氣瓶除了重量很重以外， 還存在一個致命的弱點， 那
就是爆炸后金屬碎片嚴重威脅到生命財產安全。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、 高強、 耐腐蝕、 氣密性好， 抗爆性
好、 可靠性高、 耐疲勞性好等優點。
     本文對以高密度聚乙烯為內襯的玻璃纖維纏繞全復合材料天然氣氣瓶的制造工藝進行了研
2 C N G氣瓶的技犬要求
     國內外對復合材料C N G天然氣氣瓶的主要技術〔 ’ 」 如下:
     使用介質 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 〕7  5 0 0 次
     使用年限 [ L O 年以土
3 制造工藝
3 . 1 內襯
     在氣瓶正常工作時， 作為C N G全復合材料內襯從理論上講不承擔載荷， 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， 能兼作纖維纏繞時的模具; ③沖擊韌性好， 在使用壽
命周期內不發生蠕變破壞。內襯的設計與制造是C N G全復合材料研制的關鍵。
3 ， 1 . 1 內村材料
     內襯材料可以是鋼、 鋁
能差等缺點， 已逐漸被C N G
、 塑料等， 但鋼、 鋁等金屬內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 塑料內襯。
弓 . 1 . 2 接嘴
     高壓聚乙烯( H D P E ) 內襯采用滾塑成型， 將金屬接嘴進行前期預埋， 與內襯一次成型， 避免二  
                    次枯接。該工藝方法的最大難點是在不使用膠粘劑的情況下實現金屬接
                     嘴和聚乙烯內襯的連接在高內壓狀態下的氣密穩定性。聚乙烯屬于非極
                     性的難粘材料， 與接嘴( 鋼或鋁) 之間的結合強度非常低， 因此， 要保證內
                     襯的氣密性， 只能從接嘴的結構形式上想辦法。通過多次試驗， 我們采用
                     了圖1 所示的結構形式。
                         氣瓶正常工作時處于受內壓的狀態， 接嘴的溝槽與H O P E塑料咬合
                     而形成自鎖狀態， 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。這種結構形式是可行、 可靠的。 這種結構的內襯按照G B 1 2 1 3 7 -
                     8 9 《 氣瓶氣密性試驗方法》 進行氣密試驗， 試驗壓力為0 . 3  M P a ， 保壓時間

intotherain

受益了。

jnscb

看看

benic

回復看看，什么時候的文章？？

guilin

唉，怎么每次都要回復在可以下載？？

810991084

唉，怎么每次都要回復在可以下載？？

wfqzscy

回復一下，哈哈。一定要看完心才放下.

kingstt

bu cuo de wen zhang

qq106363503

ding

andjayzhen

氣瓶應該會進一步的廣泛應用吧