[发明专利]一种聚酰亚胺纤维复合材料气瓶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种聚酰亚胺纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，该气瓶包括内胆和缠绕在所述内胆外表面的聚酰亚胺纤维缠绕层，所述聚酰亚胺纤维缠绕层含有树脂基体和分散在所述树脂基体中的聚酰亚胺纤维，所述聚酰亚胺纤维由联苯型聚酰亚胺形成；

联苯型聚酰亚胺由第一芳香族二元酐、第二芳香族二元酐、第一芳香族二元胺和第二芳香族二元胺合成，所述第一芳香族二元酐不含醚键和硫醚键，所述第二芳香族二元酐的分子中含有醚键和硫醚键中的至少一种；所述第一芳香族二元胺不含醚键、硫醚键和酮键，所述第二芳香族二元胺的分子中含有醚键、硫醚键和酮键中的至少一种，以第一芳香族二元酐和第二芳香族二元酐的总摩尔数为基准，所述第一芳香族二元酐的含量为70-90mol%，所述第二芳香族二元酐的含量为10-30mol%，以第一芳香族二元胺和第二芳香族二元胺的总摩尔数为基准，所述第一芳香族二元胺的含量为70-90mol%，所述第二芳香族二元胺的含量为10-30mol%。

2.根据权利要求1所述的气瓶，其中，所述聚酰亚胺纤维的拉伸强度为2.5-4GPa；

所述聚酰亚胺纤维的拉伸模量为80-150GPa；

所述聚酰亚胺纤维的断裂伸长率大于2.5%；

所述聚酰亚胺纤维的玻璃化温度大于300℃；

所述聚酰亚胺纤维的5wt%热分解温度大于500℃；

所述聚酰亚胺纤维的单丝直径为5-15μm；

所述聚酰亚胺纤维的丝束线密度为500-1500D。

3.根据权利要求2所述的气瓶，其中，所述聚酰亚胺纤维的拉伸强度为2.8-3.2GPa；

所述聚酰亚胺纤维的拉伸模量为80-120GPa；

所述聚酰亚胺纤维的断裂伸长率大于3%；

所述聚酰亚胺纤维的单丝直径为5-8μm；

所述聚酰亚胺纤维的丝束线密度为800-1000D。

4.根据权利要求1所述的气瓶，其中，所述第一芳香族二元酐为3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐，所述第一芳香族二元胺为对苯二胺，所述第二芳香族二元酐为4,4’-对苯二氧双邻苯二甲酸酐和/或3,3’,4,4’-二苯硫醚四酸二酐，所述第二芳香族二元胺为4,4’-二(4-氨基苯氧基)联苯、4,4’-二氨基二苯硫醚、3,3’-二氨基二苯甲酮和1,4-亚苯基二[[4-(4-氨基苯氧基)苯基]甲酮]中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的气瓶，其中，以聚酰亚胺纤维缠绕层为基准，所述树脂基体的含量为10-50体积%，所述聚酰亚胺纤维的含量为50-90体积%。

6.根据权利要求5所述的气瓶，其中，以聚酰亚胺纤维缠绕层为基准，所述树脂基体的含量为30-40体积%，所述聚酰亚胺纤维的含量为60-70体积%。

7.根据权利要求1或2所述的气瓶，其中，所述树脂基体由树脂组合物形成，所述树脂组合物含有主树脂和以及可选的改性树脂；所述主树脂为环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂中的至少一种；所述改性树脂为异戊二烯增韧改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂和超支化环氧树脂中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的气瓶，其中，所述主树脂为环氧树脂；所述改性树脂为橡胶改性环氧树脂。

9.根据权利要求7所述的气瓶，其中，所述树脂组合物含有主树脂和改性树脂，以主树脂和改性树脂的总重量为基准，所述主树脂的含量为40-80重量%，所述改性树脂的含量为20-60重量%。

10.根据权利要求9所述的气瓶，其中，以主树脂和改性树脂的总重量为基准，所述主树脂的含量为50-70重量%，所述改性树脂的含量为30-50重量%。

11.根据权利要求1所述的气瓶，其中，所述内胆为金属内胆，所述金属内胆为铝合金内胆或不锈钢内胆。