本技術涉及一種用于制備高阻燃塑料內膽氣瓶的浸漬漿料、高阻燃塑料內膽氣瓶及其制備方法，屬于塑料內膽氣瓶制備。

背景技術：

1、車載高壓儲氫氣瓶是氫燃料電池汽車的重要部件，其是保證汽車穩定駕駛的基礎，目前塑料內膽全纖維纏繞氣瓶由于重量輕、容量大、耐壓高等優點逐漸取代原有的高壓儲氫容器，被廣泛用于氫燃料電池汽車中。

2、目前的塑料內膽纖維全纏繞塑料內膽氣瓶的制備主要分為兩個步驟，一是采用基材制備塑料內膽，塑料內膽主要起密封作用，二是將碳纖維浸漬于浸漬漿料中纏繞至已成型的塑料內膽外側形成纖維纏繞層，纖維纏繞層主要起防護和密封作用。因此塑料內膽氣瓶是塑料內膽和纖維纏繞層的結合體，由于纖維纏繞層設置在最外側，纖維纏繞層對塑料內膽的防護性能更為重要。

3、目前為了滿足塑料內膽氣瓶的功能需要，研發人員通過在浸漬漿料中加入功能助劑以期望得到多方面的保護，例如為了提高使用安全性，專利cn112303478a中浸漬漿料為中溫固化環氧阻燃樹脂，得到一種防火阻燃的塑料內膽氣瓶，然而其記載的中溫固化環氧阻燃樹脂為環氧樹脂和阻燃劑的混合物，該方式下阻燃劑作為一種不參與反應的添加劑，其能夠具備一定的阻燃效果，但是阻燃劑易出現分布不均勻、與環氧樹脂結合性差的問題，因此使得塑料內膽氣瓶的阻燃效果不佳，若是著火點在阻燃劑分布較少的區域，仍會存在爆炸性著火的風險。

技術實現思路

1、為了解決上述問題，提供了一種用于制備高阻燃塑料內膽氣瓶的浸漬漿料，該浸漬漿料中添加的阻燃助劑能夠參與環氧樹脂的固化，因此可以與環氧樹脂形成致密的阻燃網絡，提高塑料內膽氣瓶的阻燃性能，提高塑料內膽氣瓶的使用安全性。

2、根據本技術的一個方面，提供了一種用于制備高阻燃塑料內膽氣瓶的浸漬漿料，按重量份數計，包括80-100份水性環氧樹脂、10-15份阻燃助劑、20-25份乙醇和1-2份固化劑，所述阻燃助劑由摩爾比為(3-4)：1的單體a和磷酸三(2,3-二氯丙基)酯加熱回流反應制備得到，所述單體a的結構式如下：

3、

4、其中r1選自含有3-6的碳原子的未被取代的烷基或鹵素取代的烷基。

5、上述阻燃助劑由單體a和磷酸三(2,3-二氯丙基)酯反應制備得到，磷酸三(2,3-二氯丙基)酯中在磷酸酯上含有三個支鏈，每個支鏈攜帶有兩個氯原子，由于位阻效應的存在，單體a與其中一個支鏈上的一個氯原子反應形成季銨鹽之后，另一個氯原子很難再與單體a反應，因此上述摩爾比之下能夠保證磷酸三(2,3-二氯丙基)酯中在磷酸酯的三個支鏈上均攜帶一個單體a與氯原子結合的季銨鹽和一個氯原子，其中氯原子能夠增加形成的纖維纏繞層的阻燃性，單體a與氯原子形成的季銨鹽能夠賦予纖維纏繞層抗菌性能，且還能夠提高阻燃助劑的阻燃性能。由于單體a和磷酸三(2,3-二氯丙基)酯的反應，使得阻燃助劑中含有多余的氨基，其能夠與環氧樹脂反應，并充當環氧樹脂的交聯劑，以形成致密均勻的纖維纏繞層，提高塑料內膽氣瓶的阻燃能力及阻燃均勻性。

6、上述浸漬漿料的配比下，水性環氧樹脂作為主體，乙醇作為助溶劑，用于促進阻燃助劑的溶解與分散，從而提高漿料的分散均勻性，進而提高纖維纏繞層中阻燃助劑和水性環氧樹脂的反應均勻性。該固化劑的添加量是較少的，是為了對阻燃助劑的交聯固化作用起到補充作用，因此阻燃助劑和固化劑相互協同對環氧樹脂進行固化，提高環氧樹脂交聯網絡的致密性，進而提高塑料內膽氣瓶的密封性。

7、由于單體a中含有苯環基團，其通過阻燃助劑引入至環氧樹脂交聯網絡中能夠提高纖維纏繞層的耐用性、降低纖維纏繞層的熱膨脹系數，從而降低塑料內膽氣瓶的抗變形性，提高纖維纏繞層和塑料內膽的結合性。單體a中還含有兩個酯基基團，其能夠提高與環氧樹脂的相容性，從而提高纖維纏繞層的韌性，降低其在長期充放氣使用下的變形性，延長塑料內膽氣瓶的使用壽命。同時該結構的單體a制備的阻燃助劑與環氧樹脂反應后，能夠提高纖維纏繞層整體的平整度和致密性，進而降低氫氣的滲漏。

8、可選地，所述r1選自含有3-6的碳原子的鹵素取代的烷基。

9、r1結構能夠影響阻燃助劑的性能，本技術采用的是鹵素取代的烷基，能夠進一步提高該阻燃助劑的阻燃性能，同時還能夠避免向阻燃助劑中引入位阻較大的基團，降低位阻效應，從而提高單體a與磷酸三(2,3-二氯丙基)酯的反應活性，以提高阻燃助劑的收率，降低阻燃助劑的生產成本。

10、另外由于阻燃助劑具備通過氨基能夠充當環氧樹脂交聯點的作用，r1含有的碳原子數量會影響單體a的長度，因此其碳原子的數量與環氧樹脂交聯網絡的致密性相關，若是碳原子數量過少，則交聯點過密，纖維纏繞層的韌性不足，易在充放氣中產生開裂，若碳原子數量過多，則纖維纏繞層致密性不佳，使得氫氣泄漏量上升。

11、可選地，對硝基苯甲酰氯、單體b和三乙胺反應得到中間體，中間體再與二水合氯化亞錫反應，之后加入堿性溶液調節至弱堿性，處理后得到單體a；

12、所述單體b選自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-氯-1,3-丙二醇、2-氯-1,3-丁二醇、2,2-二氯-1,5-戊二醇中的至少一種。

13、上述不同的單體b形成r1結構，通過改變單體b的種類，以得到不同r1結構的單體a。上述制備方法簡單，得到的單體a的收率高，從而降低塑料內膽氣瓶的生產成本。

14、可選地，所述對硝基苯甲酰氯、單體b和三乙胺的摩爾比為1：(2-3)：(2-3)，反應溫度為20-30℃，反應時間為8-10h。

15、可選地，所述中間體與二水合氯化亞錫的摩爾比為1：(1.5-3)，反應溫度為50-70℃，反應時間為15-20h。

16、可選地，對硝基苯甲酰氯通過摩爾比為1：(2.5-3)的對硝基苯甲酸和氯化亞砜在60-70℃下反應時間為10-12h制備得到。

17、根據本技術的另一個方面，提供了一種高阻燃塑料內膽氣瓶的制備方法，包括下述步驟：

18、(1)以pa11為基材，通過滾塑工藝得到塑料內膽，所述塑料內膽的頂部預留瓶口；

19、(2)將碳纖維浸漬于權利要求1-5任一項所述的浸漬漿料內得到浸漬纖維，所述浸漬纖維纏繞至所述塑料內膽的外側，加熱固化形成纖維纏繞層，并在瓶口處安裝瓶嘴接頭即得。

20、上述制備方法中采用碳纖維浸漬于浸漬漿料中再對塑料內膽進行纏繞，因此能夠使得浸漬漿料和碳纖維在塑料內膽外側形成阻燃性能好的纖維纏繞層，提高塑料內膽氣瓶的阻燃性能和使用安全性。

21、可選地，所述碳纖維的浸膠量為20wt％-30wt％。

22、可選地，所述纖維纏繞層的厚度為25-30mm。

23、可選地，所述塑料內膽包括內層和外層，所述外層設置于所述內層的外側，所述浸漬纖維纏繞至外層的外側，所述浸漬纖維纏繞前在所述外層外表面涂刷一層浸漬漿料。

24、由于塑料內膽的生成工藝，外層外表面可能會存在表面小微孔的情況，在浸漬纖維纏繞錢在外層外表面涂刷一層浸漬漿料能夠對塑料內膽的表面進行浸潤，提高與浸漬纖維的相容性，使得塑料內膽和纖維纏繞層緊密纏繞，提高二者的結合力，避免塑料內膽氣瓶出現脫層。

25、可選地，所述內層的厚度為2.5-3mm，外層的厚度為2.5-3mm。

26、可選地，按重量份數計，所述內層包括80-100份pa1?1、10-20份evoh、5-8份多異氰酸酯和2-5份增塑劑，所述外層包括80-100份pa1?1、10-20份環氧樹脂、1份固化劑、2-5份增塑劑和1-3份催化劑。

27、內層采用pa11為基材，與多異氰酸酯、evoh復配的加工性能好，evoh自身能夠提高內膽內層的抗氫氣滲透性，多異氰酸酯能夠形成交聯網絡，從而與evoh緊密結合，進而提高內層的致密性，形成保護氫氣的第一道防線。外層中采用的是pa11為基材，與內層中的基材一致，可提高外層和內層的結合性，避免塑料內膽出現分層，且外層中含有環氧樹脂和固化劑，在外層和內層的加工中，環氧樹脂和多異氰酸酯能夠分別形成交聯網絡，且該交聯網絡能夠穿插在內層和外層的結合面上，增加內層和外層的連接強度，提高塑料內膽的機械性能和抗變形性。

28、優選的，所述外層還包括1份阻燃助劑。上述外層中也添加有阻燃助劑，在外層的制備過程中，其也能夠和固化劑配合對環氧樹脂進行固化，以得到pa11和環氧樹脂相互增強的塑料內膽基體，提高該塑料內膽的阻燃性和力學強度。

29、根據本技術的再一個方面，提供了上述任一項所述的高阻燃塑料內膽氣瓶的制備方法制備得到的高阻燃塑料內膽氣瓶。

30、本技術的有益效果包括但不限于：

31、1.本技術的用于制備高阻燃塑料內膽氣瓶的浸漬漿料，單體和磷酸三(2,3-二氯丙基)酯反應得到能夠參與環氧樹脂固化的阻燃助劑，使其均勻分布在環氧樹脂交聯網絡中，并且充當交聯點的作用，能夠提高纖維纏繞層的阻燃性和密封性。

32、2.本技術的用于制備高阻燃塑料內膽氣瓶的浸漬漿料，阻燃助劑中含有磷酸酯基團和氯原子，能夠增強其阻燃效果，且含有的苯環結構可提高纖維纏繞層的耐用性，酯基結構提高與環氧樹脂的韌性，上述作用協同提高塑料內膽氣瓶的使用壽命。

33、3.本技術的用于制備高阻燃塑料內膽氣瓶，整體外周阻燃均勻性好，能夠對塑料內膽氣瓶長時間進行保護，提高塑料內膽氣瓶的使用安全性且降低氫氣的泄露。