一种高分子材料内胆储氢瓶材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高分子材料内胆储氢瓶材料及其制备方法。


背景技术：

2.现阶段，国外氢能源汽车已经开始大量使用质量更轻，成本更低，质量储氢密度更高的第四代氢气瓶，而国内还处于研发阶段。我国ⅳ型瓶开发会面临一些困难。首先，在原材料方面，国内从事高性能碳纤维和树脂基体研发和生产的企业非常少，碳纤维和与其相匹配的树脂基体的性能与国际水平相差较大，需加大研发、生产的投入，实现原材料国产化，从而降低成本；其次，在生产制备方面，国内高压储氢瓶的缠绕成型工艺相对落后，需进一步研究缠绕成型工艺，保障气瓶生产的工艺稳定性；另外，在标准制定方面存在不足，应通过制定相应的高压储氢气瓶标准，促进气瓶行业的规范化、规模化发展，确保气瓶使用的安全性。
3.随着氢燃料电池汽车的推广及续驶里程的要求越来越高，高压储氢瓶的质量百分比对燃料电池汽车的驶里程起决定性作用。高压气态储氢是目前较为成熟的车载储氢技术，但其体积储氢密度小，目前还没有达到能源部制定的发展目标。如何提高高压储氢瓶储氢量，同时降低其质量，控制其体积大小，即同时满足高压气态储氢轻量化、高压化、低成本、质量稳定等技术标准，在氢能与燃料电池汽车发展道路上有着举足轻重的意义。
4.基于上述情况，本发明提出了一种高分子材料内胆储氢瓶材料及其制备方法，可有效解决以上问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高分子材料内胆储氢瓶材料及其制备方法。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种高分子材料内胆储氢瓶材料，所述材料由聚氯乙烯、聚乙烯、三元乙丙橡胶、氯化聚氯乙烯组成。
7.优选地，所述材料由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯80～100份、聚乙烯70～80份、三元乙丙橡胶90～110份、氯化聚氯乙烯40～50份。
8.优选地，所述聚乙烯为高密度聚乙烯。
9.优选地，所述氯化聚氯乙烯为马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯。
10.优选地，所述马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯通过以下方法制备：将脱氯后的氯化聚氯乙烯树脂溶解在环戊酮溶液中，在100℃加热的条件下，加入过氧化苯甲酰和马来酸酐搅拌，搅拌速度80周/min，搅拌反应时间8h后，再在室温下水洗6h，脱水20min，在110℃下烘干8h即得。
11.在其中一个实施例中，所述材料由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯80份、高密度聚乙烯70份、三元乙丙橡胶90份、马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯40份。
12.在其中一个实施例中，所述材料由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯90份、高密度
聚乙烯75份、三元乙丙橡胶100份、马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯45份。
13.在其中一个实施例中，所述材料由以下重量份的原料组成：聚氯乙烯100份、高密度聚乙烯80份、三元乙丙橡胶110份、马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯50份。
14.本发明还提供一种储氢设备内胆，所述内胆由外到内分别是外层、隔绝层、内层组成，所述隔绝层由上述材料制备而成，所述外层由聚酰胺6制备而成，所述内层由氯化聚氯乙烯制备而成。
15.本发明还提供一种储氢设备内胆的制备方法，所述方法包括如下步骤：
16.(1)向模具中加入聚酰胺6，在温度300～310℃下滚塑成型获得外层，滚塑时间25～30min，风冷冷却至70～80℃；
17.(2)向模具中加入聚氯乙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯，在温度240～250℃下滚塑成型获得隔绝层，滚塑时间30～40min，风冷冷却至70～80℃；
18.(3)向模具中加入氯化聚氯乙烯，在温度70～75℃下滚塑成型获得内层，滚塑时间40～50min，风冷冷却至60～65℃，脱模即得。
19.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.1.本发明的材料可用作储氢压力容器的内胆中的隔绝层，其中加入了马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯，虽然在一定程度上降低了冲击强度，但仍然能满足使用需求；同时，在内胆隔绝层中加入马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯后，不仅能提高整体材料的致密性，还能减缓瓶体材料的老化，从而减缓由于材料老化而导致的气体泄漏，从而满足氢气长时间储存的要求。
21.2.本发明原材料在国内充足，价格适宜，使其规模化生产没有太高的成本限制；同时，制备方法简单，总体生产成本不高，有利于工业的大规模生产。
具体实施方式
22.实施例1
23.按表1称量具体原料，储氢设备内胆的制备方法步骤如下：
24.(1)向模具中加入聚酰胺6，在温度300℃下滚塑成型获得外层，滚塑时间30min，风冷冷却至80℃；
25.(2)向模具中加入聚氯乙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯，在温度240℃下滚塑成型获得隔绝层，滚塑时间30min，风冷冷却至70℃；
26.(3)向模具中加入氯化聚氯乙烯，在温度70℃下滚塑成型获得内层，滚塑时间50min，风冷冷却至65℃，脱模即得。
27.实施例2
28.按表1称量具体原料，储氢设备内胆的制备方法步骤如下：
29.(1)向模具中加入聚酰胺6，在温度310℃下滚塑成型获得外层，滚塑时间25min，风冷冷却至70℃；
30.(2)向模具中加入聚氯乙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯，在温度250℃下滚塑成型获得隔绝层，滚塑时间30min，风冷冷却至70℃；
31.(3)向模具中加入氯化聚氯乙烯，在温度75℃下滚塑成型获得内层，滚塑时间
40min，风冷冷却至60℃，脱模即得。
32.实施例3
33.按表1称量具体原料，储氢设备内胆的制备方法步骤如下：
34.(1)向模具中加入聚酰胺6，在温度310℃下滚塑成型获得外层，滚塑时间30min，风冷冷却至80℃；
35.(2)向模具中加入聚氯乙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯，在温度250℃下滚塑成型获得隔绝层，滚塑时间40min，风冷冷却至80℃；
36.(3)向模具中加入氯化聚氯乙烯，在温度75℃下滚塑成型获得内层，滚塑时间50min，风冷冷却至65℃，脱模即得。
37.对比例1
38.按表1称量具体原料，储氢设备内胆的制备方法步骤如下：
39.(1)向模具中加入聚酰胺6，在温度310℃下滚塑成型获得外层，滚塑时间30min，风冷冷却至80℃；
40.(2)向模具中加入聚氯乙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝氯化聚氯乙烯，在温度250℃下滚塑成型获得隔绝层，滚塑时间40min，风冷冷却至80℃；
41.(3)向模具中加入氯化聚氯乙烯，在温度75℃下滚塑成型获得内层，滚塑时间50min，风冷冷却至65℃，脱模即得。
42.表1(单位g)
[0043][0044]
实施例4性能测试
[0045]
取实施例1～3以及对比例1制备的储氢设备内胆，缺口冲击强度的测试标准为astm d256；气体渗透系数的测试标准为gb/t 1038。测试结果见表2。
[0046]
表2性能测试结果
[0047]
[0048][0049]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。