阅读说明：本技术 一种纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆及其成型方法 (Fiber fully-wound hydrogen storage bottle plastic inner container and forming method thereof ) 是由 华林 刘兆义 王辉 陈一哲 付爽 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：一种纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆及其成型方法,涉及储氢设备材料领域。纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆包括内层、中间层和外层；以质量百分比计,内层由80～90％的聚酰胺-6及10～20％的内层母料组成；内层母料由88～94％的聚酰胺-6及阻隔剂、抗静电剂、抗氧剂及分散剂组成；中间层由乙烯-乙烯醇共聚物制成；外层由80～90％聚酰胺-6及10～20％外层母料组成：外层母料由79～89.5％的聚酰胺-6、阻隔剂、抗静电剂、抗氧剂、分散剂、光稳定剂及偶联剂组成。本申请提供的纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆及其成型方法具有防渗透性能好,稳定性、气密性和抗氧化性强的优点。(A fiber fully-wound hydrogen storage bottle plastic liner and a forming method thereof relate to the field of hydrogen storage equipment materials. The fiber fully-wound hydrogen storage bottle plastic inner container comprises an inner layer, a middle layer and an outer layer; the inner layer consists of 80-90% of polyamide-6 and 10-20% of inner layer master batch in percentage by mass; the inner layer master batch consists of 88-94% of polyamide-6, a blocking agent, an antistatic agent, an antioxidant and a dispersing agent; the middle layer is made of ethylene-vinyl alcohol copolymer; the outer layer consists of 80-90% of polyamide-6 and 10-20% of outer layer master batch: the outer layer master batch consists of 79-89.5% of polyamide-6, a blocking agent, an antistatic agent, an antioxidant, a dispersing agent, a light stabilizer and a coupling agent. The fiber fully-wound hydrogen storage bottle plastic liner and the forming method thereof have the advantages of good anti-permeability performance, high stability, high air tightness and high oxidation resistance.)

一种纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆及其成型方法

技术领域

本申请涉及储氢设备材料领域，具体而言，涉及一种纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆及其成型方法。

背景技术

汽车行业正面临能源结构优化，以应对气候变化的挑战，燃料电池汽车作为新能源车之一承担着重要的使命，安全、可靠、实用的车载储氢技术，对于氢燃料电池汽车市场化非常重要。

铝合金作为传统的储氢瓶内胆材料，由于其储氢密度低、氢脆等缺点，已不能满足长续航里程等技术发展的要求。因此，储氢密度更高、成本更低的PA6材料得到了应用。与铝合金材料相比，PA6材料具有良好的综合强度、耐腐蚀性更强、成本更低。但是单层的PA6防渗透性能较差，不能具备高氢气阻隔性，需对其进行复合改性。

发明内容

本申请的目的在于提供一种纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆及其成型方法，其具有防渗透性能好，稳定性、气密性和抗氧化性强的优点。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆，其包括由内至外依次布置的内层、中间层和外层；

其中，以质量百分比计，内层由80～90％的聚酰胺-6及10～20％的内层母料组成；内层母料由按质量百分比计的以下原料制成：88～94％的聚酰胺-6、2.5～5％的阻隔剂、1.5～3％的抗静电剂、0.5～1％的抗氧剂及1.5～3％的分散剂；

中间层由乙烯-乙烯醇共聚物制成；

以质量百分比计，外层由80～90％聚酰胺-6及10～20％外层母料组成；外层母料由按质量百分比计的以下原料制成：79～89.5％的聚酰胺-6、2.5～5％的阻隔剂、1.5～3％的抗静电剂、0.5～1％的抗氧剂、1.5～3％的分散剂、1.5～3％的光稳定剂及3～6％的偶联剂。

在一些可选的实施方案中，阻隔剂为改性水滑石。

在一些可选的实施方案中，抗静电剂为环氧乙烷胺类加成物的复合物。

在一些可选的实施方案中，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸酯的混合物。

在一些可选的实施方案中，分散剂为聚酰胺蜡。

在一些可选的实施方案中，光稳定剂为N，N-二(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，3-苯二酰胺。

在一些可选的实施方案中，偶联剂为马来酸酐类高分子偶联剂。

本申请实施例还提供了上述纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆的成型方法，其包括以下步骤：

按质量百分比，将内层母料的原料和外层母料的原料分别加入到密炼机混炼并输送至双螺杆造粒装置，分别制得内层母料和外层母料；

按质量百分比，将内层母料和对应聚酰胺-6、乙烯-乙烯醇共聚物及外层母料和对应聚酰胺-6分别加入混料机内进行混合，并对应共挤机机组结构的内层料斗、中间层料斗和外层料斗在机头内熔融塑化后复合、挤出、形成多层同心复合型坯，然后通过吹胀形成中空的塑料内胆结构。

在一些可选的实施方案中，混料机内进行混合的时间为10～20min。

在一些可选的实施方案中，吹胀形成中空的塑料内胆结构时，吹胀比为2.5～6，层比为3：5：5。

本申请的有益效果是：本实施例提供的纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆包括由内至外依次布置的内层、中间层和外层；以质量百分比计，内层由80～90％的聚酰胺-6及10～20％的内层母料组成；内层母料由按质量百分比计的以下原料制成：88～94％的聚酰胺-6、2.5～5％的阻隔剂、1.5～3％的抗静电剂、0.5～1％的抗氧剂及1.5～3％的分散剂；中间层由乙烯-乙烯醇共聚物制成；以质量百分比计，外层由80～90％聚酰胺-6及10～20％外层母料组成；外层母料由按质量百分比计的以下原料制成：79～89.5％的聚酰胺-6、2.5～5％的阻隔剂、1.5～3％的抗静电剂、0.5～1％的抗氧剂、1.5～3％的分散剂、1.5～3％的光稳定剂及3～6％的偶联剂。本实施例提供的纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆将聚酰胺-6进行改性处理后分别作为内层和外层制备成储氢瓶塑料内胆，内层主要用于确定制品的尺寸稳定性，同时起到增强氢气阻隔性、抗静电性、抗老化性的作用；中间层采用乙烯-乙烯醇共聚物起到多层共挤结构高阻渗作用，不仅可以阻止氢气渗透至储氢瓶外，也可以阻止外界气体等向储氢瓶内的渗透；外层起到增强氢气阻隔性、抗静电性、抗老化性的作用，同时提高制品的光稳定性和表面粘接性。本申请还提供了上述纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆的成型方法，该方法具有操作简单，使用方便，适合大规模制备的优点。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本申请实施例提供一种纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆，其包括由内至外依次布置的内层、中间层和外层；其中，以质量百分比计，内层由80～90％的聚酰胺-6及10～20％的内层母料组成；内层母料由按质量百分比计的以下原料制成：88～94％的聚酰胺-6、2.5～5％的阻隔剂、1.5～3％的抗静电剂、0.5～1％的抗氧剂及1.5～3％的分散剂；中间层由乙烯-乙烯醇共聚物制成；以质量百分比计，外层由80～90％聚酰胺-6及10～20％外层母料组成；外层母料由按质量百分比计的以下原料制成：79～89.5％的聚酰胺-6、2.5～5％的阻隔剂、1.5～3％的抗静电剂、0.5～1％的抗氧剂、1.5～3％的分散剂、1.5～3％的光稳定剂及3～6％的偶联剂。可选的，阻隔剂为改性水滑石。可选的，抗静电剂为环氧乙烷胺类加成物的复合物。可选的，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸酯的混合物。可选的，分散剂为聚酰胺蜡。可选的，光稳定剂为N，N-二(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，3-苯二酰胺。可选的，偶联剂为马来酸酐类高分子偶联剂。

本申请实施例还提供了上述纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆的成型方法，其包括以下步骤：

按质量百分比，将内层母料的原料和外层母料的原料分别加入到密炼机混炼并输送至双螺杆造粒装置，分别制得内层母料和外层母料；

按质量百分比，将内层母料和对应聚酰胺-6、乙烯-乙烯醇共聚物及外层母料和对应聚酰胺-6分别加入混料机内进行混合，并对应共挤机机组结构的内层料斗、中间层料斗和外层料斗在机头内熔融塑化后复合、挤出、形成多层同心复合型坯，然后通过吹胀形成中空的塑料内胆结构。可选的，混料机内进行混合的时间为10～20min。可选的，吹胀形成中空的塑料内胆结构时，吹胀比为2.5～6，层比为3：5：5。

本实施例提供的纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆由从内至外依次布置的内层、中间层和外层组成，且利用阻隔剂、抗静电剂、抗氧剂及分散剂制得的内层母料与聚酰胺-6混合制成内层，能够确定制品的尺寸稳定性，同时起到增强氢气阻隔性、抗静电性、抗老化性的作用，中间层采用乙烯-乙烯醇共聚物形成具有高阻渗作用的多层共挤结构，不仅可以阻止氢气渗透至储氢瓶外，也可以阻止外界气体等向储氢瓶内的渗透；利用聚酰胺-6、阻隔剂、抗静电剂、抗氧剂、分散剂、光稳定剂及偶联剂制得的外层母料与聚酰胺-6混合制成外层，能够起到增强氢气阻隔性、抗静电性、抗老化性的作用，同时提高制品的光稳定性和表面粘接性；其中，选用聚酰胺蜡作为体系中的分散剂，能够使复合材料体系中的各种助剂在聚酰胺-6树脂中均匀分散，从而使复合材料获得均衡的性能；改性后的聚酰胺-6材料经成型后具有优良的尺寸稳定性、高气密性、高抗静电性和高抗氧化性能，且聚酰胺-6复合材料加工性能良好，材料成本低，用于生产储氢瓶塑料内胆，具有良好的市场应用前景。

本实施例提供的纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆的成型方法首先将内层母料和外层母料的原料分别加入到密炼机混炼、造粒制得内层母料和外层母料，随后将原料分别加入混料机内进行混合，并对应共挤机机组结构的内层料斗、中间层料斗和外层料斗在机头内熔融塑化后复合、挤出、形成多层同心复合型坯，然后通过吹胀形成中空的塑料内胆结构，从而将复合材料体系中的各种助剂在聚酰胺-6树脂中均匀分散形成具有优良的尺寸稳定性、高气密性、高抗静电性和高抗氧化性能的储氢瓶塑料内胆。

以下结合实施例对本申请的纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆及其成型方法作进一步的详细描述。

实施例1

本申请实施例提供一种纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆，其包括由内至外依次布置的内层、中间层和外层；其中，以质量百分比计，内层由80％的聚酰胺-6及20％的内层母料组成；内层母料由按质量百分比计的以下原料制成：88％的聚酰胺-6、5％的阻隔剂、3％的抗静电剂、1％的抗氧剂及3％的分散剂；中间层由乙烯-乙烯醇共聚物制成；以质量百分比计，外层由80％聚酰胺-6及20％外层母料组成；外层母料由按质量百分比计的以下原料制成：79％的聚酰胺-6、5％的阻隔剂、3％的抗静电剂、1％的抗氧剂、3％的分散剂、3％的光稳定剂及6％的偶联剂。其中，聚酰胺-6的生产厂家为荷兰帝斯曼，型号为Fuel Lock FL-LP；阻隔剂的生产厂家为日本协和，型号为改性水滑石magceler-1；抗静电剂的生产厂家为瑞士科莱恩，型号为抗静电剂SAS93；抗氧剂的生产厂家为德国巴斯夫，型号为IRGANOXB215；分散剂的生产厂家为瑞士科莱恩，型号为聚酰胺Licowax C蜡；光稳定剂的生产厂家为瑞士科莱恩，型号为Nylostab S-EEDpowder；偶联剂的生产厂家为德国巴斯夫，型号为马来酸酐类高分子偶联剂；中间层的生产厂家为日本可乐丽，型号为F101。

该纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆的成型方法包括以下步骤：将内层母料的原料和外层母料的原料分别加入到密炼机混炼并输送至双螺杆造粒装置，分别制得内层母料和外层母料；

将内层母料和对应聚酰胺-6、乙烯-乙烯醇共聚物及外层母料和对应聚酰胺-6分别加入混料机内混合15min，并对应共挤机机组结构的内层料斗、中间层料斗和外层料斗在机头内熔融塑化后复合、挤出、形成多层同心复合型坯，然后通过吹胀形成中空的塑料内胆结构，吹胀形成中空的塑料内胆结构时，吹胀比为4，层比为3：5：5。

实施例2

本申请实施例提供一种纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆，其包括由内至外依次布置的内层、中间层和外层；其中，以质量百分比计，内层由82％的聚酰胺-6及18％的内层母料组成；内层母料由按质量百分比计的以下原料制成：90％的聚酰胺-6、4％的阻隔剂、2.5％的抗静电剂、0.7％的抗氧剂及2.8％的分散剂；中间层由乙烯-乙烯醇共聚物制成；以质量百分比计，外层由85％聚酰胺-6及15％外层母料组成；外层母料由按质量百分比计的以下原料制成：82.4％的聚酰胺-6、4％的阻隔剂、2.5％的抗静电剂、0.8％的抗氧剂、2.8％的分散剂、2.5％的光稳定剂及5％的偶联剂。其中，聚酰胺-6的生产厂家为荷兰帝斯曼，型号为Fuel Lock FL-LP；阻隔剂的生产厂家为日本协和，型号为改性水滑石magceler-1；抗静电剂的生产厂家为瑞士科莱恩，型号为抗静电剂SAS93；抗氧剂的生产厂家为德国巴斯夫，型号为IRGANOXB215；分散剂的生产厂家为瑞士科莱恩，型号为聚酰胺Licowax C蜡；光稳定剂的生产厂家为瑞士科莱恩，型号为Nylostab S-EEDpowder；偶联剂的生产厂家为德国巴斯夫，型号为马来酸酐类高分子偶联剂；中间层的生产厂家为日本可乐丽，型号为F101。

该纤维全缠绕储氢瓶塑料内胆的成型方法包括以下步骤：将内层母料的原料和外层母料的原料分别加入到密炼机混炼并输送至双螺杆造粒装置，分别制得内层母料和外层母料；

将内层母料和对应聚酰胺-6、乙烯-乙烯醇共聚物及外层母料和对应聚酰胺-6分别加入混料机内混合18min，并对应共挤机机组结构的内层料斗、中间层料斗和外层料斗在机头内熔融塑化后复合、挤出、形成多层同心复合型坯，然后通过吹胀形成中空的塑料内胆结构，吹胀形成中空的塑料内胆结构时，吹胀比为5，层比为3：5：5。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。