一种具有底座的阻燃复合材料灭火瓶及其制造方法与流程

本发明涉及复合材料灭火瓶，尤其是涉及一种具有底座的阻燃复合材料灭火瓶及其制造方法。

背景技术：

1、灭火瓶是船舶等内部灭火系统的重要组成部件，承担灭火任务，保护船上人员及设备安全。其中，复合材料灭火瓶以其强度高、质量轻、失效形式安全等特点，应用越来越广泛。

2、基于复合材料灭火瓶的特殊使用场合，在外界环境着火燃烧时，需要考虑灭火瓶本身的安全性，防止气瓶气体膨胀，发生爆炸。但是目前已知复合材料灭火瓶结构包括金属内衬层、复合材料层和外防护层三个主要构成部分。复合材料层承担气瓶大部分内压载荷，复合材料层通常采用玻璃纤维或碳纤维增强环氧树脂，外防护层起抗冲击、耐腐蚀、耐摩擦等作用，多采用抗冲击性好、性价比高的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。然而，环氧树脂虽然具有很强的耐化学腐蚀性、电起绝缘性及良好的机械性能，且制造成本低，但其属于聚合物材料，未经改性的环氧树脂具有较低极限氧指数（loi），应用于复合材料灭火瓶时，不利于气瓶本身安全使用。

3、复合材料气瓶为了实现纤维强度的发挥以及稳定的缠绕成型，气瓶内胆通常采用等张力封头、平面缠绕封头及扁椭球形封头，整体形状为两端具有半球形或椭圆形封头的圆柱体，也有一些气瓶并没有圆柱段筒身，整体为球形。复合材料气瓶本身形状特点使其无法依靠瓶底实现稳定放置，需要单独配备底座，防护框架或者固定箍带，不仅增加了制造成本，且将气瓶进行固定会带来移动不便的问题，在承担灭火任务时，降低了使用的及时性。

4、因此，针对上述问题本发明急需提供一种具有底座的阻燃复合材料灭火瓶及其制造方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有底座的阻燃复合材料灭火瓶及其制造方法，通过具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法的提出以解决现有的复合材料气瓶本身形状特点使其无法依靠瓶底实现稳定放置，需要单独配备底座，防护框架或者固定箍带，不仅增加了制造成本，且将气瓶进行固定会带来移动不便的问题，在承担灭火任务时，降低了使用的及时性的技术问题。

2、本发明提供的一种具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，包括如下步骤：

3、按照重量比为（95-105）：（145-155）:（0.9-1.1），将环氧树脂、固化剂和促进剂混合，搅拌均匀，获得第一树脂胶液；按照重量比为（95-105）:（50-75）：（145-155）:（0.9-1.1），将环氧树脂、

4、al（oh）3、固化剂和促进剂混合，搅拌均匀后，获得第二树脂胶液；

5、将玻璃纤维表面毡浸渍第一树脂胶液内后，铺覆在内胆的外表面，形成过渡层；

6、将碳纤维浸渍第一树脂胶液后，缠绕于过渡层上，形成强度层；

7、将套筒一端与内胆一端对接并压接于强度层上，另一端与封头装配，将玻璃纤维布和玻璃纤维分别浸渍第一树脂胶液后，交替成型于套筒外表面，形成底座；

8、将玻璃纤维浸渍第二树脂胶液后，缠绕于封头、底座和强度层上，形成阻燃层后获得预制件；

9、对预制件进行加热固化，切除封头，去除套筒，获得具有底座的阻燃复合材料灭火瓶。

10、优选地，在底座底端面安装金属环。

11、优选地，在底座的底端周向间隔开设多个沉头螺孔，金属环粘结底座后并通过螺钉与对应的沉头孔螺接。

12、优选地，在阻燃层的外表面喷涂防热涂料，形成防热层；防热涂层的厚度为1-3mm，喷涂后，固化时间≥24h。

13、优选地，在套筒外表面交替铺设浸渍了第一树脂胶液的玻璃纤维布和缠绕浸渍了第一树脂胶液的玻璃纤维，玻璃纤维布铺设至少10层，厚度≥2mm，玻璃纤维缠绕层数至少11层，厚度≥3.2mm；

14、将内胆（5）的两端通过芯轴与旋转装置连接，按照缠绕角度为89°、13°、89°、13°和89°的缠绕顺序将碳纤维缠绕在过渡层上，各缠绕角度均缠绕两层碳纤维；其中，89°为环向缠绕，13°为螺旋缠绕，环向缠绕的总厚度≥1.93mm，螺旋缠绕的总厚度≥1.58；

15、在底座、封头和强度层上缠绕浸渍了第二树脂胶液的玻璃纤维，按照13°缠绕角度，缠绕两层，89°缠绕角度缠绕两层的方式，形成阻燃层。

16、优选地，过渡层制备前，钢制内胆表面进行喷砂处理，并用丙酮擦拭2-3遍。

17、优选地，加热固化过程包括升温至120±2℃，保温2h；升温至160±2℃，保温2h；升温至200±2℃，保温4h；升温速率0.5-2℃/min。

18、优选地，将内胆的两端通过芯轴与旋转装置连接，按照缠绕角度为89°、13°、89°、13°和89°的缠绕顺序浸渍了第一树脂胶液的碳纤维缠绕在过渡层上，初始张力设定40n，每缠绕两层张力递减1n。

19、优选地，碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维；环氧树脂为环氧树脂tde85；

20、固化剂为甲基四氢苯酐；促进剂为n、n二甲基苄胺。

21、本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法获得的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶。

22、本发明提供的一种具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法与现有技术相比具有以下进步：

23、1、本发明提供的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制备方法，获得的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶，底座和灭火瓶一体成型，底座可以实现气瓶稳定放置，灭火瓶不需要再单独配备底座或固定箍带，简化了固定气瓶的工艺过程，同时提高了灭火瓶移动操作的便利性。

24、2、本发明提供的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制备方法，通过物理方式添加al（oh）3，实现阻燃功能，不改变原有树脂体系固化制度，可实现与碳纤维复合材料强度层和底座一体固化成型，工艺过程简单易操作；此外，al（oh）3燃烧时不会产生有毒气体，不会造成二次污染，且成本低，具有明显的成本优势。

25、3、本发明提供的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制备方法，获得的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶，灭火瓶内部工作压力≥9mpa，通过了13.5mpa水压试验和16g加速度冲击作用的考核。

26、4、本发明提供的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制备方法，在灭火瓶外表面喷涂防热涂层，延缓外界环境向气瓶内部的热量传导，防止气瓶气体膨胀，发生爆炸，提高了灭火瓶使用的安全性。

27、5、使用本发明所述方法制作的复合材料灭火瓶可用于船舶、舰船等内部灭火系统，具有广泛的应用前景。

28、6、本发明对第二树脂胶液配方进行了改良，浸渍第二树脂胶液的玻璃纤维具有高的极限氧指数（loi），极限氧指数（loi）为32.7，达到了难燃材料级别，保证灭火瓶的安全。

技术特征：

1.一种具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，其特征在于：在底座（6）底端面安装金属环（8）。

3.根据权利要求2所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，其特征在于：在底座（6）的底端周向间隔开设多个沉头螺孔，金属环（8）粘结底座后并通过螺钉与对应的沉头孔螺接。

4.根据权利要求1所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，其特征在于：在阻燃层（7）的外表面喷涂防热涂料，形成防热层；防热涂层的厚度为1-3mm，喷涂后，固化时间≥24h。

5.根据权利要求1所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，其特征在于：过渡层（1）制备前，钢制内胆表面进行喷砂处理，并用丙酮擦拭2-3遍。

7.根据权利要求1所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法，其特征在于：碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维；

10.一种基于如权利要求1-9中任一项所述的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法获得的具有底座的阻燃复合材料灭火瓶。

技术总结本发明涉及一种具有底座的阻燃复合材料灭火瓶的制造方法；步骤为将环氧树脂、固化剂和促进剂混合，得第一树脂胶液；将环氧树脂、Al（OH）<subgt;3</subgt;、固化剂和促进剂混合，得第二树脂胶液；玻璃纤维表面毡浸渍第一树脂胶液后铺覆在内胆表面，形成过渡层；碳纤维浸渍第一树脂胶液后缠绕于过渡层上，形成强度层；将套筒一端与内胆一端对接，另一端装配封头，将玻璃纤维布和玻璃纤维分别浸渍第一树脂胶液后交替缠绕于套筒外表面，形成底座；将玻璃纤维浸渍第二树脂胶液后，缠绕于封头、底座和强度层上，形成阻燃层后获得预制件；对预制件进行加热固化，切除封头，去除套筒，获得具有底座的阻燃复合材料灭火瓶，一体成型，制造成本低，方便移动和使用。技术研发人员：刘魏魏,李桐,方伟,王金娜,邢会霞,肖文刚,任亮受保护的技术使用者：北京玻钢院复合材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15