CN104254726A - 使用粘度可变且不含溶剂的预聚物制剂制造压力容器的方法 - Google Patents

使用粘度可变且不含溶剂的预聚物制剂制造压力容器的方法 Download PDF

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CN104254726A
CN104254726A CN201180076329.0A CN201180076329A CN104254726A CN 104254726 A CN104254726 A CN 104254726A CN 201180076329 A CN201180076329 A CN 201180076329A CN 104254726 A CN104254726 A CN 104254726A
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polymer
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F·内蒂斯
B·斯班赛
Z·斯班赛
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Blue Wave Co SA
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Abstract

本发明涉及使用二环戊二烯预聚物制剂来制造压力容器的组件的方法，其中所述二环戊二烯的纯度为至少92％，其中所述制剂还包括使预聚物制剂在环境温度下具有可流动性的反应性乙烯单体，本发明还涉及通过所述方法制造的压力容器。

Description

使用粘度可变且不含溶剂的预聚物制剂制造压力容器的方法
技术领域
本发明涉及一种使用预聚物制剂制造压力容器的方法，可通过添加共聚单体来改性所述预聚物制剂的粘度以取得所需的工作条件，特别是将反应性乙烯共聚单体添加至二环戊二烯预聚物。
背景
燃烧石化燃料对环境的有害影响日益受到关注，并引起了对可替代能源的极大兴趣。虽然通过太阳能、风能、核能、地热能和其它能源正在取得了一些进展，但非常清楚的是，可广泛使用的经济可替代能源特别对于使用高能量的应用而言仍然是难以实现的目标。同时，预计石化燃料将在可预计的将来主导能源市场。在石化燃料中，天然气的燃烧最清洁，因此是能源生产的清楚选择。因此，存在进行一项运动以尽可能的用天然气补充或取代其它石化燃料例如煤和石油，因为全世界变得更加清楚燃烧石化燃料对环境的影响。不幸的是，大多数的世界天然气气藏都存在于这个星球上偏远且难以进入的区域。地形和地缘政治因素使可靠地和经济地从这些区域提取天然气变得极端困难。已经评估了使用管线(pipeline)和陆上运输，在某些情况下甚至进行了尝试，但发现是不经济的。令人感兴趣的是，大部分的地球的偏远的天然气储存的位置较接近海洋和易于进入海洋的其它水域。因此，从这些遥远的位置海运天然气似乎是一个显而易见的解决方案。海运天然气的问题主要在于经济。远洋行驶的容器能够装载仅仅这么多的载货重量，而海运成本反映了这个事实，要计算的运输总重量的成本，即产品的重量加上其中运输了产品的集装箱船的重量。如果相比于装运容器的自重，产品的净重低，则每单位质量的产品的运输成本变得非常昂贵。这对于压缩流体的运输是特别正确的，常规地，在钢瓶中运输压缩流体，钢瓶相对于所含流体的重量是极重的。由于III型和IV型压力容器的出现，已经稍微改善了该问题。III型压力容器是由较薄金属内衬构成的，该较薄金属内衬卷绕有细丝状复合材料包裹，这产生了具有钢容器强度的容器，并明显节约了总容器重量。IV型压力容器包括聚合内衬，类似地用细丝状复合材料包裹该聚合物内衬。IV型压力容器是所有目前批准的压力容器中最轻的。使用III型和IV型容器，再加上将这些容器造得非常大的趋势－目前制造的圆柱状容器的长度为18米并且直径为2.5-3米，并考虑制造的容器的长度大于或等于30米并且直径大于或等于6米－使优化海洋运输压缩流体的经济性迈出了一大步。
制备非常大的III型和IV型压力容器的趋势带来了一组独特的挑战，其中之一涉及适用于这种压力容器的预聚物制剂在什么样的条件下可固化以形成最终产品，不管它是压力容器内衬、复合材料外包裹、在圆柱压力容器上的穹顶或者是复合材料凸起部(boss)，该凸起部用于将压力容器安装至外部配件以从该压力容器装载和卸载流体。换句话说，适用于制造压力容器的聚合物必须具有抵抗高工作压力的强度，必须具有足够的抗冲性以将由偶然的冲击造成的毁灭性失效的可能降到最低，必须对容纳于容器的压缩流体是基本不可渗透和惰性的，并应具有尽可能宽的可安全使用容器的工作温度范围。
目前优选的呈现这些性能特征的聚合物材料是高密度聚乙烯(HDPE)。使用HDPE的问题是形成聚合物终端产品所必须使用的固化条件。即，HDPE通常必须在大于450℉的温度下固化，以获得压力容器内衬和复合材料外包裹，目前HDPE用于这两种应用。虽然对于制造小容器而言这并不是个大问题，但是当待固化的构建体大小增加到预期用于海运流体如压缩天然气(CNG)的尺寸时-目前制造的压力容器的直径为3米且长度为18米并，并考虑制造直径大于6米且长度大于30米的容器，可在受控的温度环境中容纳该构建体的所需的固化设施的绝对大小过高，且操作的成本变得过高。
本领域需要的是高性能、粘度可变、固化温度可变(特别是低温固化)的预聚物制剂，以用于制造聚合物压力容器。本发明提供了这种预聚物制剂。
发明内容
因此，在一方面中，本发明涉及一种制备压力容器的方法，其包括：
提供容器内衬；
将细丝状材料卷绕至所述容器内衬上，其中：
在卷绕至所述容器内衬之前用预聚物组合物浸渍所述细丝状材料，或者
将所述细丝状材料干燥卷绕至所述容器内衬上并随后用预聚物组合物浸渍；
其中：
所述预聚物组合物包括至少92％纯的二环戊二烯，反应性乙烯单体和固化催化剂，所述反应性乙烯单体占所述预聚物组合物的总单体含量的重量百分数使得在预先选定的沉积温度下所述预聚物组合物具有预先选定的粘度；以及
固化所述浸渍的、卷绕的细丝状材料来形成聚合物复合材料。
在本发明的一方面中，所述容器内衬包括金属、陶瓷、热塑性聚合物或者热固性聚合物。
本发明的一方面包括一种制备压力容器内衬的方法，其包括：
提供模型(form)，该模型具有成所述压力容器内衬的所需形状的表面；
将预聚物组合物沉积至所述模型的所述表面上，该预聚物组合物包括至少92％纯的二环戊二烯，反应性乙烯单体和固化催化剂，其中：
所述反应性乙烯单体占所述预聚物组合物的总单体含量的重量百分数使得在预先选定的温度下所述预聚物组合物具有预先选定的粘度；以及
固化所述沉积的预聚物组合物来形成聚合物压力容器内衬。
在本发明的一方面中，上文首先描述的压力容器还包括上文刚刚描述的压力容器内衬。
在本发明的一方面中，所述反应性乙烯单体占所述预聚物组合物的总单体含量的约1重量％-约10重量％
在本发明的一方面中，所述反应性乙烯单体包括未取代的或取代的降冰片烯。
在本发明的一方面中，所述取代的降冰片烯是5-烷基降冰片烯。
在本发明的一方面中，所述5-烷基部分选自下组：1C-12C直链或支链烷基。
在本发明的一方面中，所述直链烷基选自己基或癸基。
在本发明的一方面中，所述预先选定的沉积温度是70℉-75℉，且5-己基降冰片烯或5-癸基降冰片烯的量是所述预聚物组合物的总单体含量的4重量％-6重量％。
在本发明的一方面中，所述固化剂选自下组：ROMP催化剂。
在本发明的一方面中，所述浸渍的细丝状材料占所述沉积的预聚物组合物的10体积％-90体积％。
在本发明的一方面中，所述细丝状材料选自下组：玻璃纤丝(filament)、碳纤丝、芳香族聚酰胺纤丝和超高分子量聚乙烯纤丝。
本发明的一方面是上述述方法的任意组合制备的压力容器。
发明详述
附图简要说明
图1显示了各种类型的压力容器的等角投影。
图1A显示了球形压力容器。
图1B显示了扁球形体压力容器。
图1C显示了环形压力容器。
图1D显示了具有圆柱中央段和一个穹顶端部的压力容器。
图1E显示了具有圆柱中央段和两个穹顶端部的压力容器。
讨论
应理解的是，对于本说明书和所附权利要求书，任意涉及本发明的任意方法的单数形式包括复数，反之亦然，除非另有明确说明或者从上下文毫无疑义地明确得到。
本文所用任意近似术语，例如但不限于，接近、约、约为、基本上以及基本等，表示通过近似术语修饰的词或短语不必须精确地是书写的值，但是可以发生一定程度的变化。其变化程度将取决于会产生的变化有多大，并且本领域技术人员意识到修饰的版本仍具有未被近似的术语修饰的词或短语所具有的性质、特性和能力。通常来说，但考虑到前面的讨论，本文通过近似的术语修饰的数值可相对于所列出的值变化±10％，除非另有明确说明。
本文所用“不可透过”或“不透”指的是一种物质使其基本上无法使流体以任意显著程度渗透进入第一物质形成的表面中的性质。
本文所用“惰性”指的是一种物质使得由该物质形成的表面对于可与该表面接触的流体的任意组分具有不起反应的性质。
如本文所用，“优选”、“优选地”或者“更优选”等指当提交本专利申请时它们的存在是优选的。
本文所用“流体”指的是气体、液体或者气体和液体的混合物。例如，当天然气从地下提取出来并运输到加工中心时通常是气体和液体污染物的混合物，但不限于此。出于本发明的目的，此类混合物会构成流体。
本文所用“包裹”或者“外包裹”指绕着构建体缠绕细丝状材料，所述构建体可为但不限于：圆柱的、网格球顶的(geodesic)、环形的、球形的、扁球形的等，如图1所示。可将细丝状材料以干燥状态绕着构建体缠绕并让它就这样，或者可后续地用聚合物基质浸渍该细丝状材料并嵌入聚合物基质中。或者，可在缠绕至构建体上之前，可用聚合物基质浸渍细丝状材料，在这种情况下细丝状材料也会嵌入过量的基质材料中。
所有的技术术语用于具有对于本领域普通技术人员而言这些术语所提供的含义，除非另有明确说明，或者从语言或文本显而易见其用于表示不同的含义。
用于运输压缩流体如压缩天然气CNG的压力容器，目前包括管理机构批准的四类，它们全部是具有一个或两个穹顶端部的圆柱：
I型.包括全金属，通常是铝或钢的构建体。这类容器不贵，但相对于其它类的容器它是非常重的。尽管类型I压力容器目前占据大部分的用于通过海洋以船运送压缩流体的容器，但它们在海运中的应用导致非常紧的经济限制。
II型.包括较薄的金属圆柱中央段和标准厚度的金属穹顶端部，其中只有圆柱部分用复合材料包裹增强。所述复合材料包裹通常包括用聚合物基质浸渍的玻璃纤丝或碳纤丝。复合材料通常是绕着容器中部“环包裹的”。在容器的一端或两端的穹顶没有复合材料包裹。在类型II压力容器中，金属内衬携带约50％的应力，复合材料携带约50％的应力，该应力由容纳的压缩流体的内部压力造成。类型II容器比类型I容器更轻，但更贵。
III型.包括薄的金属内衬包括整体结构，其中用细丝状复合材料包裹绕着整个容器增强所述内衬。类型III容器中的应力几乎全部转移至复合材料包裹的细丝状材料；内衬只需抵抗小部分的应力。类型III容器比类型I或II容器轻得多，但更贵得多。
IV型.包括聚合物的、基本气密的内衬，其用细丝状复合材料完全包裹。复合材料包裹提供容器的整体强度。IV型容器是目前为止批准的四类压力容器中最轻的，但也是最贵的。
除了批准的四类压力容器以外，一种新的容器构建体涉及单一聚合物层，其包括两子层，与所容纳的流体接触的内子层，和其中嵌入了细丝状材料来形成复合材料的外子层。这种类型压力容器(在本文中统称为V型)的关键特征是，在宏观和分子尺度，同时形成仅含聚合物的内子层和复合材料外子层的基质聚合物是整体难以区分的：它看起来像单一连续的聚合物层，其一部分用细丝状材料浸渍，一部分没有。
本发明的方法可用于制造现有的II型、III型和IV型压力容器，也可用于制造V型压力容器，以及可能批准并包括至少一层聚合物材料的任意后续压力容器构建体。
如本文所使用，“压力容器”指设计成将流体保持在显著不同于常压的压力下的任意封闭容器。特别地，在本发明中它指用于保持和运输CNG的这种容器。压力容器可具有各种形状，但在实际使用中最常见的是球形、扁球形、环形和在一端或两端具有穹顶端部的圆柱中央段容器。这种容器的非限制性例子如图1所示。
目前批准的I型、II型、III型和IV型压力容器是具有一个或两个穹顶端部的圆柱。
出于本发明之目的，将包括具有一个或两个穹顶端部的圆柱中央段的压力容器简称作“圆柱”压力容器。容器尺寸也可显著变化，且本发明的构建体和方法可适用于具有任意尺寸的容器。
在本发明的一个优选实施方式中，本发明的预聚物和方法用来制造非常大的压力容器，例如目前存在的18米长和2.5米直径的容器，以及预期的长度大于30米且直径大于或等于6米的容器。
预聚物还可用来制造显著更小的容器，例如实验室气瓶(同时包括自立式和台式)，以及用于可替代能源交通工具的容器。
使用本发明的方法制造的压力容器可由内衬组成，所述内衬使用本发明的预聚物或者目前用于制备压力容器的任意其它材料以及将来为这种应用而开发的任意材料来制造。对于后一类容器，本发明的预聚物制剂可用来制备外包裹复合材料，其形成容器的外层，一个或更多个穹顶(如果适用)以及一个或更多个凸起部(boss)(如有需要)。
现有压力容器内衬材料包括，但不限于：聚合物如高密度聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯，陶瓷如氧化铝、碳化硅、氮化硅和氧化锆，以及金属如不锈钢、钛、镍合金、铝、铜、锌、锡。本发明中优选的是聚合物内衬，其最终导致产生了IV型和V型压力容器。
使用了热塑性聚合物和热固性聚合物来形成压力容器内衬，当还使用本发明的复合材料外包裹时，可将这些中的任意用于本发明。
在适于用作压力容器内衬的聚合物材料中，目前优选的是聚二环戊二烯(pDCPD)。
pDCPD是一种热固性聚合物，其与目前压力容器内衬所用的聚合物特别是目前最常用的内衬聚合物HDPE相比，具有优异的物理性质。换句话说，对增压气体例如但不限于CNG和氢气，pDCPD是明显较为不可渗透的。pDCPD还呈现比HDPE好得多的抗冲击性。pDCPD压力容器还具有显著更宽的工作温度范围，其从约0.5开尔文(K)(液氦)延伸至约120℃，而HDPE的可工作温度受限于约-40℃到约60℃。
也许最值得注意的是，pDCPD可在比HDPE低得多的温度下固化，即为约70℉-约250℉，相比于HDPE的大于或等于450℉。在这些更低温度下使用pDCPD的唯一问题是，为pDCPD提供组成单元的目前优选的单体二环戊二烯DCPD，在用于本发明的预聚物制剂的目前优选纯度下，在加工温度范围的下限并因此是目前优选的温度时是接近凝胶状稠度的粘稠液体。
出于本发明之目的，尽管DCPD形式上是二聚体，但在本文中为了讨论和所附权利要求之目的，将它考虑为单体和作为单体来对待。因此，关于预聚物制剂，“总单体含量”指反应性乙烯单体和DCPD单体的量。
当然，如果使用了一种以上的反应性乙烯单体，总单体含量也包括那种单体的数量。
目前优选的是，本发明的预聚物制剂中的DCPD是至少92％纯的，且优选的是至少98％纯的。
当然，可通过添加溶剂来调节高纯度DCPD的粘度，但这样溶剂自身将产生问题。首先，因为环境、健康和安全原因，目前在任何系统中使用溶剂都是令人沮丧的。但是，特别地考虑压力容器的制造，最终除去溶剂可导致在所得构建体中形成结构缺陷，例如气泡、针孔等，这可导致压力容器过早失效。
本发明通过用反应性乙烯单体稀释DCPD绕过了这些问题，这将预聚物制剂的粘度降低至可用于在低温下制造和固化压力容器的水平。此外，反应性乙烯单体变成最终共聚物的集成部分，从而无需从固化构建体除去任何东西。
如本文所使用，反应性乙烯单体指的是一种小分子，其包含至少一乙烯键(即-C＝C-)、能在本文所述的用于DCPD聚合的优选条件下与DCPD反应且在DCPD预聚物制剂的所需工作温度下是可流动的液体。即，将选定数量的反应性乙烯单体与DCPD掺混，得到预聚物制剂，在选定的制造温度下，该预聚物制剂的粘度小于纯DCPD。因此，施涂至或沉积进入模具来形成容器内衬，或者用于形成在容器内衬上的复合材料外包裹，它是更经得起考验的。
本文所用“预聚物制剂”指的是固化前的至少92％纯DCPD与一种或多种反应性乙烯单体、聚合引发剂或固化剂再加上任意其他所需添加剂的掺混物。
当然，当制备本发明的预聚物制剂时必须要考虑的一个关键参数是所需的加工温度。“加工温度”指的是预聚物制剂将形成但不限于形成为压力容器内衬或者复合材料包裹的温度。
应理解，当在本文中使用时，术语“施涂”和“沉积”包括将预聚物制剂设置到模具之上或之内或者设置到内衬上的所有方式，包括但不限于：涂覆、喷涂、喷漆、浸渍、注射、压力注射、真空辅助的压力注射等。
目前优选的加工温度是环境温度或者室温，从而可避免特殊的温度受控的环境，这是一种极其有益处的目标，特别是当处理非常大的压力容器例如上文所述的那些容器时。
一旦选定了工作温度，可决定在那个温度下的所需的制剂粘度。粘度将取决于但不限于下述而变化：如果形成内衬，则是涂层在模具上的预期厚度，或者施涂至内衬上，则是复合材料外包裹的厚度。所需的聚合物层越厚，就可希望制剂越厚即更粘。
准备好工作温度和优选的粘度后，可选择合适的催化剂，该催化剂能在选定的固化温度下将预聚物固化成聚合物最终状态，该固化温度通常与选定的预聚物施涂或沉积温度相同。尽管本发明的预聚物组合物可使用用来聚合乙烯单体的任意已知机理，但目前优选的用于DCPD的聚合机理是开环置换聚合(ROMP)。
可用的ROMP催化剂包括任意标准的烯烃置换催化剂。这种催化剂的典型包括，但不限于：特伯试剂(Tebbe’s reagent)，二茂钛基催化剂，夏洛克(Schrock)钨、钼和钌催化剂以及格拉布(Grubbs)獠催化剂。
可能的催化剂的清单非常大，且合适催化剂的选择将取决于选定的沉积时机和固化条件。应考虑沉积时机，因为对于选定的工艺，聚合可能进行过快。例如但不限于，如果决定将使用预浸渍的细丝状材料包裹复合材料，工艺需要使细丝状材料运行穿过预聚物制剂的储槽，其包括聚合催化剂。清楚地是，如果聚合发生过快，那么储槽会固化，并在用预聚物制剂全部浸渍细丝状材料并施涂至压力容器内衬之前变得无用。适当地选择催化剂可避免这个问题。
将聚合速率改性剂添加进入该预聚物制剂来减缓速率可能是理想的。
基于本文所述的发明，本领域普通技术人员将能方便地选择合适的催化剂。
选定好加工温度、粘度和催化剂以后，制备预聚物制剂时的要做的另一选择是选定反应性乙烯单体。虽然基于本文所述的发明，本领域普通技术人员即刻能意识到多种反应性乙烯单体可用于本发明，且虽然任意和所有的这些单体都在本发明的范围之内，但目前优选的单体是降冰片烯，特别是烷基降冰片烯例如但不限于5-烷基降冰片烯。目前最优选的是5-己基-降冰片烯和5-癸基-降冰片烯。
已经确定了加工温度、粘度、催化剂和反应性乙烯单体后，剩下所有需要决定的是将多少反应性乙烯单体与DCPD掺混，以取得在选定温度下的所需粘度。反应性乙烯单体的量没有特别的限定，唯一关键的因素是它对形成的共聚物物理性质的影响。即，必须不得损坏使pDCPD变得特别适用于制造压力容器的几乎任意组件的pDCPD的性质。为了实现这个目标，目前优选的是反应性乙烯单体的量的范围通常是0.1-10重量百分数(重量％)的预聚物组合物的总单体含量。
应理解，上述参数和组分选择的顺序只是示例性的，且无意于也不应构成以任何方式限制本发明的范围。例如，如有需要，具体的反应性乙烯单体可以是考虑的第一参数等。
作为用于在特定工作温度下用于制造特定压力容器组件如内衬的预聚物制剂的非限制性例子，以存在的DCPD摩尔为基准计，DCPD可与约4重量％-约6重量％的5-己基降冰片烯或5-癸基降冰片烯以及约0.03-0.0003摩尔％的catMETium RF2催化剂(赢创工业(Evonik Industries)，德国埃森市(Essen))掺混而得到预聚物制剂，该预聚物制剂将提供厚度为至少0.0125英寸的内衬。
如上所述，如有需要可将聚合物速率改性剂添加至预聚物组合物，出于但不限于下述目的：抑制通过使细丝状材料运行穿过预聚物制剂储槽来形成复合材料时的聚合。这种速率改性剂包括但不限于磷酸三苯基酯。
此外，如有需要可在预聚物组合物中包括抗氧化剂。可用的抗氧化剂包括，但不限于：位阻酚、芳香族仲胺、亚磷酸酯/盐、膦酸酯/盐、二硫代膦酸酯/盐(dithiophosphonate)和含硫有机化合物。
也可将本技术领域所公知的可能对本文所述的制剂和/或最终共聚物复合材料有益的其它赋形剂添加至预聚物制剂中。包含任意这种添加的材料的预聚物制剂都在本发明的范围之内。
上面的讨论主要涉及制造压力容器内衬。但是，相同的教导可用于形成压力容器的复合材料外层，该外层可施涂至上述内衬上，或者由几乎任意已知的其它材料制成的内衬上，或者变得可用作压力容器内衬的内衬上。
目前优选的是，将与用于内衬相同的预聚物制剂(即，DCPD)、相同的反应性乙烯单体和相同的催化剂用作复合材料外层的基质聚合物。预聚物制剂的组分的重量百分数可取决于选定的用于形成复合材料外层的技术而变化，但基于本文所述的发明，本领域普通技术人员可容易地进行这种计算。
复合材料外层包括嵌入在基质聚合物中的细丝状材料，所述基质聚合物目前优选包括DCPD/反应性乙烯单体共聚物。
关于细丝状材料，可将具有所需强度性质的任意已知材料或者将来变得已知具有所需特征的任意这种材料，用作聚合物复合材料的细丝状材料组分，用作聚合物复合材料的细丝状材料组分。这种细丝状材料目前包括，但不限于：天然的(丝绸、麻、亚麻等),金属、陶瓷、玄武岩和合成聚合物纤维和纤丝。目前优选的是玻璃纤丝，如纤维玻璃、碳纤丝、芳香族聚酰胺纤丝，有时也通过商标名来指代，以及超高分子量聚乙烯纤丝，例如以商标名(霍尼韦尔公司(Honeywell))和(皇家DSM N.V.)出售的那些。还可使用这些细丝状材料的组合。
本发明的一个特别优势以及它显著改变预聚物组合物的粘度的能力是可形成非常高的细丝状材料体积百分数(体积％)复合材料。即，通过调节预聚物组合物的粘度以确保用预聚物完全浸渍细丝状材料以及有效地将细丝状材料嵌入预聚物组合物中，可形成包括约10体积％-约90体积％细丝状材料的复合材料。
可通过两种方式将细丝状材料嵌入基质聚合物中，即预浸渍和干燥卷绕。在前者中，通过基质聚合物的储槽拉制细丝状材料并随后绕着内衬卷绕。在后者中，将细丝状材料绕着内衬干燥卷绕，然后将一层基质聚合物施涂至完全卷绕的构建体上。
用于各过程的设备和技术都是本技术领域所公知的，且无需在本文中详细描述。
如果压力容器是球形的或者扁球形体的，那么可用细丝状材料以等张力线(isotensoidal)的方式卷绕整个容器。如果压力容器是圆柱形的，可仅等张力线地卷绕容器，或者可在它的圆柱段进行环卷绕(hoop-wound)且同时在它的圆柱和它的穹顶端部封盖部分进行等张力线卷绕。
可受益于本发明的圆柱II型压力容器，通常只在它的圆柱部分进行环卷绕，穹顶端部通常不用复合材料覆盖。
用“等张力线”来指包裹的各纤丝在其路径的所有点上经历恒定的压力。
如上所述，本文使用术语“包裹”或者“外包裹”来描述将细丝状材料绕着压力容器壳卷绕的最终结果。
目前，将等张力线卷绕-或者等张力线包裹-考虑为用于圆柱复合材料压力容器的最佳设计，因为在这种构造下由所容纳的处于压力下的流体(如CNG)施加至容器上的几乎所有应力都被复合材料的纤丝吸收，而聚合物基质承担非常少的应力。
“环卷绕”指以圆周方式绕着容器内衬卷绕细丝状材料。
等张力线和环卷绕都是II型、III型和IV型压力容器领域普通技术人员所公知的，且在这里无需进一步描述。
虽然只要所选择的容器内衬的基质聚合物对该流体是惰性的且不可渗透的，本申请的压力容器几乎可容纳任意流体，但本文所述的压力容器的目前优选的应用是用来容纳和运输天然气，通常为“压缩天然气”或者简称为“CNG”的形式。
可同时作为纯净气体和“原料气”，在本发明的容器中容纳和运输CNG。原料气体指的是直接来自油井且未经过加工的天然气。当然，原料气含有天然气(甲烷)本身，但是还可包含有液体，例如冷凝物、天然汽油和液化石油气。
还可存在水，以及还可存在其它气体，其为气态或溶于水中，例如氮气、二氧化碳、硫化氢和氦。它们中的部分可能其自身是反应性的，或者当溶于水中可能是反应性的，例如当二氧化碳溶于水中时产生酸。
就对上述材料和可能组成原料气的其它材料的耐化学性而言，目前优选的内衬聚合物二环戊二烯具有优异的性质。
本文所述的的压力容器可运载各种气体，例如直接来自钻井的原料气体，包括原料天然气，例如当压缩时，原料CNG或者RCNG，或者H2或CO2，或者加工的天然气(甲烷)，或者原料或部分加工的天然气，例如包括CO2限额最高至14摩尔％，H2S限额最高至1000ppm，或者H2和CO2气体杂质，或者其他杂质或腐蚀性物质。但是，优选的用途是CNG运输，无论是原料CNG、是部分加工的CNG或者是干净的CNG-加工成可运输至终端用户的标准物，例如商用、工业用或民用。
CNG可以以各种混合物比例包括各种潜在的组分部分，它们中有些是气相，其他的是液相，或者是两者的混合。那些组分部分通常包括下述化合物中的一种或更多种：C2H6,C3H8,C4H10,C5H12,C6H14,C7H16,C8H18,C9+烃,CO2和H2S，以及潜在的液相甲苯、柴油和辛烷，和其它杂质/物质。
因此，上面完全通过举例的方式已经描述了本发明。可对本发明做出细节上改进，这落在所附权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种制备压力容器的方法，其包括：
提供容器内衬；
将细丝状材料卷绕至所述容器内衬上，其中：
在卷绕至所述容器内衬之前用预聚物组合物浸渍所述细丝状材料，
或者
将所述细丝状材料干燥卷绕至所述容器内衬上并随后用预聚物组合物浸渍；
其中：
所述预聚物组合物包括至少92％纯的二环戊二烯，反应性乙烯单体和固化催化剂，所述反应性乙烯单体占所述预聚物组合物的总单体含量的重量百分数使得在预先选定的沉积温度下所述预聚物组合物具有预先选定的粘度；以及
固化所述浸渍的、卷绕的细丝状材料来形成聚合物复合材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器内衬包括金属、陶瓷、热塑性聚合物或者热固性聚合物。
3.一种制备压力容器内衬的方法，其包括：
提供模型，该模型具有所述压力容器内衬的所需形状的表面；
将预聚物组合物沉积至所述模型的所述表面上，该预聚物组合物包括至少92％纯的二环戊二烯，反应性乙烯单体和固化催化剂，其中：
所述反应性乙烯单体占所述预聚物组合物的总单体含量的重量百分数使得在预先选定的温度下所述预聚物组合物具有预先选定的粘度；以及
固化所述沉积的预聚物组合物来形成聚合物压力容器内衬。
4.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法与权利要求3的方法组合。
5.如权利要求1、权利要求2、权利要求3或权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反应性乙烯单体占所述预聚物组合物的总单体含量的约1重量％-约10重量％。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反应性乙烯单体包括未取代的或取代的降冰片烯。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述取代的降冰片烯是5-烷基降冰片烯。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述5-烷基部分选自下组：1C-12C直链或支链烷基。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述直链烷基选自下组：己基或癸基。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预先选定的沉积温度是70℉-75℉，且5-己基降冰片烯或5-癸基降冰片烯的量是所述预聚物组合物的总单体含量的4重量％-6重量％。
11.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述固化剂选自下组：ROMP催化剂。
12.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述浸渍的细丝状材料占所述沉积的预聚物组合物的10体积％-90体积％。
13.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述细丝状材料选自下组：玻璃纤丝、碳纤丝、芳香族聚酰胺纤丝和超高分子量聚乙烯纤丝。
14.一种用权利要求1-13中任一项所述方法制备的压力容器。
15.一种安装了如权利要求14所述的压力容器的交通工具。
16.如权利要求15所述的交通工具，其特征在于，所述交通工具是船。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013215384A1 (de) * 2013-08-05 2015-02-26 Wobben Properties Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Verbundformteils, Verbundformteil, Sandwichbauteil und Rotorblattelement und Windenergieanlage
WO2015056092A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-23 Pangaea Energy Limited Polymer composite pressure vessels using absorbent technology
DE102013221172A1 (de) * 2013-10-18 2015-04-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines verstärkten Faserverbundbauteils
US9777889B2 (en) * 2014-08-04 2017-10-03 Washington State University Vapor cooled shielding liner for cryogenic storage in composite pressure vessels
US9829153B2 (en) 2014-09-18 2017-11-28 Spencer Composites Corporation Composite pressure vessel and method of construction
WO2017173144A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 Flexcon Industries, Inc. Expansion tank with improved single diaphragm
JP6729472B2 (ja) * 2017-04-20 2020-07-22 株式会社豊田自動織機 繊維構造体、圧力容器、及び繊維構造体の製造方法
JP7040346B2 (ja) * 2018-07-31 2022-03-23 株式会社豊田自動織機 圧力容器及び圧力容器の製造方法
US11549643B2 (en) * 2018-07-31 2023-01-10 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Pressure vessel and pressure-vessel manufacturing method
JP7040347B2 (ja) * 2018-07-31 2022-03-23 株式会社豊田自動織機 圧力容器及び圧力容器の製造方法
DE102018121012A1 (de) 2018-08-28 2020-03-05 Alzchem Trostberg Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0547330A2 (en) * 1991-10-19 1993-06-23 Sumitomo Rubber Industries Limited Method for manufacturing product made of fiber-reinforced resin and product manufactured by method
EP0872521A1 (en) * 1996-11-06 1998-10-21 Toray Industries, Inc. Molding material and process for preparing the same
CA2290008A1 (en) * 1998-12-11 2000-06-11 Norman Clyde Kerecman Pipe with filament wound fiber preform and method of producing same
CN1518511A (zh) * 2001-03-21 2004-08-04 ����˹��Դ���ۼ�ó�׹�˾ 容器结构及其制造方法
CN1898124A (zh) * 2004-12-08 2007-01-17 韩国Gas公社 液化天然气储罐及其制造方法
CN101473163A (zh) * 2006-06-19 2009-07-01 坦克尔工程联合股份有限公司 用于船上的运输低温液化气的圆筒形容器的结构
US20100305269A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-02 Johns Manville Methods and systems for making reinforced thermoplastic composites, and the products
CN102218810A (zh) * 2010-02-26 2011-10-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于生产容器衬套的方法
JP2011206933A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Jx Nippon Oil & Energy Corp 複合容器の製造方法、及び、複合容器
WO2011144234A1 (en) * 2010-05-17 2011-11-24 Covess Method for producing a leak-tight vessel, and a leak tight vessel

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426502A (en) * 1982-06-14 1984-01-17 The B. F. Goodrich Company Bulk polymerization of cycloolefins
US4906797A (en) 1988-09-12 1990-03-06 The B.F. Goodrich Company Liquid dicyclopentadiene feedstock for bulk polymerization
US4981931A (en) 1989-02-24 1991-01-01 Hercules Incoporated Discrete tungsten complexes as oxygen and water resistant DCPD polymerization catalysts
US5098750A (en) 1990-08-06 1992-03-24 The B. F. Goodrich Company Composite molded articles and method therefor
US5391670A (en) * 1993-08-09 1995-02-21 Hercules Incorporated Alkylation resins from polycyclic aromatic compounds
US6310121B1 (en) 1996-12-02 2001-10-30 Cymetech, Llc Polymeric composites including dicyclopentadiene and related monomers
AU9304898A (en) * 1997-09-05 1999-03-22 A.O. Smith Corporation Pipe made from metathesis polymerized olefins
JPH11206933A (ja) 1998-01-27 1999-08-03 Sumitomo Rubber Ind Ltd ゴルフクラブシャフト
JP2002193234A (ja) * 2000-12-27 2002-07-10 Hitachi Chem Co Ltd 容 器
JP2003001666A (ja) * 2001-06-20 2003-01-08 Teijin Meton Kk 大型浄化槽
JP2004331798A (ja) 2003-05-07 2004-11-25 Sunrise Msi Corp プライマー組成物及びそれを用いた接着工法
JP4517121B2 (ja) * 2004-03-03 2010-08-04 日東紡績株式会社 ガラス繊維強化ジシクロペンタジエン樹脂成形品の製造方法
CN101842860B (zh) 2007-09-21 2014-04-30 Abb技术有限公司 具有聚合物屏蔽壳的干式变压器及其制造方法
JP2010071444A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Toyota Motor Corp 高圧タンクおよびその製造方法、製造装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0547330A2 (en) * 1991-10-19 1993-06-23 Sumitomo Rubber Industries Limited Method for manufacturing product made of fiber-reinforced resin and product manufactured by method
EP0872521A1 (en) * 1996-11-06 1998-10-21 Toray Industries, Inc. Molding material and process for preparing the same
CA2290008A1 (en) * 1998-12-11 2000-06-11 Norman Clyde Kerecman Pipe with filament wound fiber preform and method of producing same
CN1518511A (zh) * 2001-03-21 2004-08-04 ����˹��Դ���ۼ�ó�׹�˾ 容器结构及其制造方法
CN1898124A (zh) * 2004-12-08 2007-01-17 韩国Gas公社 液化天然气储罐及其制造方法
CN101473163A (zh) * 2006-06-19 2009-07-01 坦克尔工程联合股份有限公司 用于船上的运输低温液化气的圆筒形容器的结构
US20100305269A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-02 Johns Manville Methods and systems for making reinforced thermoplastic composites, and the products
CN102218810A (zh) * 2010-02-26 2011-10-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于生产容器衬套的方法
JP2011206933A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Jx Nippon Oil & Energy Corp 複合容器の製造方法、及び、複合容器
WO2011144234A1 (en) * 2010-05-17 2011-11-24 Covess Method for producing a leak-tight vessel, and a leak tight vessel

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Publication number Publication date
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