[发明专利]一种碳纤维复合材料高压容器湿法缠绕用基体树脂材料

说明书

本发明涉及一种碳纤维复合材料高压容器湿法缠绕用基体树脂材料，包括以下重量份数的原料组分：环氧树脂100‑150份；稀释剂10‑20份；增韧剂5‑10份；固化剂50‑80份；促进剂4‑8份；润湿助剂1‑3份。与现有技术相比，本发明的基体树脂材料综合性能优良、可用于碳纤维复合材料高压气瓶湿法缠绕用，制作的碳纤维复合材料性能能够达到高压气瓶相应的技术指标要求等。

技术领域

本发明属于树脂材料技术领域，涉及一种碳纤维复合材料高压容器湿法缠绕用基体树脂材料。

背景技术

长期以来，氢气作为一种重要的化工原料气体广泛应用于石油炼化、合成氨等产业，而其能源属性并未引起重视。近年来，随着燃料电池技术及可再生能源发电(P2G)技术，氢能率先在交通运输和可再生能源储能领域得到了示范，并备受世界各国重视。其中，在交通运输领域，最热门的应用是氢燃料电池汽车，而其一项关键技术在于储氢气瓶。

碳纤维及其复合材料凭借较高的比强度、比模量等优点，广泛用于储氢气瓶的研制与制备，储氢规格已经由商业化成熟运行的35MPa逐渐向70MPa等更高储氢规格发展。储氢压力的提高对储氢气瓶用碳纤维复合材料性能提出了更高的要求，如极限承压能力、充气/放气循环性能等。但是，从设计与研制角度考虑，碳纤维表面呈化学惰性，不利于树脂胶液的粘结，这就增加了70MPa碳纤维复合材料储氢气瓶研制的难度，相应地提高了碳纤维复合材料用基体树脂材料配方的性能技术要求。

目前，碳纤维复合材料高压气瓶多采用湿法缠绕成型工艺。这就要求，基体树脂材料除了满足相应的物理机械性能要求之外，尤其是良好的界面结合性能，还需要满足湿法缠绕工艺性能要求。总体来讲，碳纤维复合材料高压容器湿法缠绕用基体树脂材料的胶液应具有良好的粘度特性，基体应具有较高的拉伸强度、断裂延伸率、耐热性、阻燃性、与碳纤维优异的界面结合性能、耐疲劳性能等。

而本发明正是基于上述要求而提出的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种碳纤维复合材料高压容器湿法缠绕用基体树脂材料。制备的基体树脂胶液45℃起始粘度介于200～350mPa·s，适用期不低于3小时。该树脂胶液可在90℃固化，经“90℃/12h”固化后的浇铸体拉伸强度大于80MPa，拉伸模量介于3.0～3.2GPa，断裂延伸率不低于5.0％，玻璃化转变温度不低于110℃；该树脂胶液对碳纤维具有优异的粘结性能，T700S碳纤维复合材料横向拉伸强度高达50MPa。该树脂胶液的起始粘度低、适用期长，可中温固化，中温固化的基体拉伸强度、断裂延伸率、模量和玻璃化转变温度高，与碳纤维的结合性好，适用于碳纤维复合材料高压容器湿法缠绕成型工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种碳纤维复合材料高压容器湿法缠绕用基体树脂材料，包括以下重量份数的原料组分：

进一步的，所述的环氧树脂为缩水甘油胺型环氧树脂。

更进一步的，所述的缩水甘油胺型环氧树脂的25℃粘度介于0.1～0.3Pa·s，环氧当量介于100～110g/mol。

进一步的，所述的稀释剂为聚丙二醇二缩水甘油醚。

更进一步的，所述的聚丙二醇二缩水甘油醚的25℃粘度介于25～45mPa·s，环氧当量介于290～330g/mol。

进一步的，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物，其数均分子量介于250～400g/mol。

进一步的，所述的固化剂为液态甲基四氢邻苯二甲酸酐，其25℃粘度介于30～60mPa·s，酐基含量不低于41.0％。

进一步的，所述的促进剂是2-乙基-4-甲基咪唑。