HDPE内衬全复合材料压缩天然气气瓶研制
房景臣 付求舟 蒋元兴 党旭债 ( 航夭材料及工艺研究所， 北京， 1 0 0 0 7 6 )摘 要 本文对以高密度聚乙烯为内衬的玻璃纤维缠绕复合材料天然气气瓶的制造工
艺进行r 初步试验研究。研究结果表明: 采用带沟槽的金属接嘴、 用滚塑法成型H D P E内衬
在工艺L是可行的， 制造的内衬可满足C N G气瓶对刚性、 气密性等的需要; 选用环氧树脂体
系, S . 2 高强玻璃纤维通过适当的缠绕工艺能制造出符合要求的H D P E内衬全复合材料压缩
天然气气瓶
关键词 合材料 汽瓶 内衬 缠 绕 少艺
1 前言
在环境污染日益严重的今天， 汽车作为重要污染源， 其排放物对人类生存环境形成的危害日
益突出， 控制汽车尾气排放己成为国际性的问题， 世界各国纷纷颁布了汽车尾气排放法规， 对汽
车的燃料提出了新的要求。因此， 世界各国都在积极开发新能源， 寻找传统能源的代用燃料
天然气( 主要成分是甲烷) 被认为是理想的车用低污染燃料， 突出的优点是: ①排放污染低，
与传统的燃料相比， 可减少7 8 %的空气污染; ②天然气的燃烧温度为7 0 5℃， 比汽油高2 5 0℃， 使
用安全性更高; ③可延长汽车使用寿命; ④价格便宜， 储量丰富。
因此， 国内外压缩天然气( C N G ) 汽车发展非常迅速， 车载高压气瓶成为研制的新方向。车用
高压气瓶最早以金属钢瓶为主， 由于重量原因后改为铝合金材料。到了2 0 世纪7 0 年代， 用玻璃
纤维以缠绕方法包在钢胆或铝胆外面以减轻重量， 8 0 年代美国开始以碳纤维外包铝胆来进一步
减轻重量。但金属气瓶或以金属作为内衬的气瓶除了重量很重以外， 还存在一个致命的弱点， 那
就是爆炸后金属碎片严重威胁到生命财产安全。到了9 0年代， 美国B m n s w i c k 公司、 E D O公司等
研制成功了全复合材料压缩天然气气瓶， 这种气瓶以高密度聚乙烯塑料作为内衬， 外面缠绕玻璃
纤维或碳纤维， 其重量仅为钢制气瓶的1 / 3 。这种气瓶具有轻质、 高强、 耐腐蚀、 气密性好， 抗爆性
好、 可靠性高、 耐疲劳性好等优点。
本文对以高密度聚乙烯为内衬的玻璃纤维缠绕全复合材料天然气气瓶的制造工艺进行了研
2 C N G气瓶的技犬要求
国内外对复合材料C N G天然气气瓶的主要技术〔 ’ 」 如下:
使用介质 天然气
工作压力 2 0M P a
爆破压力 7 3M P a( 玻璃纤维缠绕)
疲劳次数 〕75 0 0 次
使用年限 [ L O 年以土
3 制造工艺
3 . 1 内衬
在气瓶正常工作时， 作为C N G全复合材料内衬从理论上讲不承担载荷， 但它必须满足以下要
求; ①保证良好的气密性; ②有一定的刚度， 能兼作纤维缠绕时的模具; ③冲击韧性好， 在使用寿
命周期内不发生蠕变破坏。内衬的设计与制造是C N G全复合材料研制的关键。
3 ， 1 . 1 内村材料
内衬材料可以是钢、 铝
能差等缺点， 已逐渐被C N G
、 塑料等， 但钢、 铝等金属内衬由于其破坏模式的安全性低、 耐疲劳性
气瓶制造商淘汰， 取而代之的是综合性能颇佳的H D P E 塑料内衬。
弓 . 1 . 2 接嘴
高压聚乙烯( H D P E ) 内衬采用滚塑成型， 将金属接嘴进行前期预埋， 与内衬一次成型， 避免二
次枯接。该工艺方法的最大难点是在不使用胶粘剂的情况下实现金属接
嘴和聚乙烯内衬的连接在高内压状态下的气密稳定性。聚乙烯属于非极
性的难粘材料， 与接嘴( 钢或铝) 之间的结合强度非常低， 因此， 要保证内
衬的气密性， 只能从接嘴的结构形式上想办法。通过多次试验， 我们采用
了图1 所示的结构形式。
气瓶正常工作时处于受内压的状态， 接嘴的沟槽与H O P E塑料咬合
而形成自锁状态， 并且随着压力的增高， 这种自锁形式就越紧密， 气密性
就越好。这种结构形式是可行、 可靠的。 这种结构的内衬按照G B 1 2 1 3 7 -
8 9 《 气瓶气密性试验方法》 进行气密试验， 试验压力为0 . 3M P a ， 保压时间 受益了。 看看 回复看看，什么时候的文章？？ 唉，怎么每次都要回复在可以下载？？ 唉，怎么每次都要回复在可以下载？？ 回复一下，哈哈。一定要看完心才放下. bu cuo de wen zhang ding 气瓶应该会进一步的广泛应用吧