本發(fā)明涉及可用于存儲(chǔ)高壓壓縮氣體的容器，此類容器又稱為氣瓶。更具體地，本發(fā)明涉及包括纏繞材料(諸如碳纖維復(fù)合材料)的容器，并且這些容器還包括圍繞纏繞材料的熱塑性彈性體聚合物涂層，用以提供保護(hù)，防止纏繞材料因外部機(jī)械沖擊和環(huán)境腐蝕而受損，并且用以提高處置的便利性，改善容器的外觀。發(fā)明背景常規(guī)壓縮氣體容器由鋼或其他金屬制成。為了增加壓縮氣體鋼制氣瓶的容量，鋼壁的厚度制作得比常規(guī)氣瓶厚，才能增強(qiáng)鋼制氣瓶壁的強(qiáng)度。與壁較薄的氣瓶相比，較厚的壁能使氣瓶容納較高壓力的內(nèi)容物。因此，較厚的氣瓶壁能夠增加氣瓶的存儲(chǔ)容量。然而，另一方面，增大氣瓶壁的厚度也會(huì)導(dǎo)致氣瓶的重量增加。而氣瓶的重量增加會(huì)使氣瓶在人體工程學(xué)上難以處置，容易導(dǎo)致操作困難。作為一般的措施，氣瓶的容量翻倍意味著氣瓶重量會(huì)增加一倍或更多，而這是我們不希望看到的。雖然我們期望得到降低高壓鋼制氣瓶重量的設(shè)計(jì)，但是仍然需要在改善提供高壓高容量氣瓶的能力時(shí)不引起氣瓶重量過(guò)度增加。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個(gè)方面是用作容納加壓氣體的容器的主體的制品，包括中空容器主體，該中空容器主體具有外表面，并且具有開口，氣體可通過(guò)該開口進(jìn)入或離開中空容器主體的內(nèi)部；圍繞容器主體外部的纖維增強(qiáng)聚合物層，該纖維增強(qiáng)聚合物層附著到容器主體的外表面并具有外表面；和圍繞并密封到纖維增強(qiáng)聚合物層的外表面的彈性體層。優(yōu)選地，該彈性體層包括一些已經(jīng)滲透到纖維增強(qiáng)聚合物層外表面中的彈性體材料。本發(fā)明的另一方面是用作容納加壓氣體的容器的主體的制品，包括中空容器主體，該中空容器主體具有外表面，并且具有開口，氣體可通過(guò)該開口進(jìn)入或離開中空容器主體的內(nèi)部；和圍繞并密封到容器主體外表面的彈性體層。本發(fā)明的另一方面是用于容納加壓氣體的容器，包括上述制品中的任一種，并且還包括連接到上述開口的閥，該閥可以有選擇地阻止氣體通過(guò)所述開口并且可以用可控制的方式控制氣體通過(guò)所述開口的流動(dòng)。本發(fā)明的容器特別適用于容納至少1000磅/平方英寸(psia)壓力的氣體，更具體地講是至少4000psia至最多8000psia壓力的氣體?！皻怏w”不僅指單一化學(xué)組分的氣態(tài)氣體(諸如氧氣、氮?dú)饣蚨趸?，也指兩種或多種不同化學(xué)組分的氣態(tài)混合物(諸如空氣，以及一種所關(guān)注的組分與一種或多種另外氣態(tài)產(chǎn)物混合存在的組合物，例如氧氣占90％體積的組合物，以及少量或微量的一種物質(zhì)與其余組分為一種或多種另外的稀釋氣或補(bǔ)充氣的組合物)。在本發(fā)明中，“附著”或“密封到”另一個(gè)下方的表面或?qū)拥拿繉硬牧?，?yōu)選地與其涂布到的下方表面在下方表面的整個(gè)表面上連續(xù)接觸。也就是說(shuō)，每個(gè)上覆層接觸下方表面的整個(gè)表面，不存在空隙和不連續(xù)，也不存在下方表面不與上覆層接觸的區(qū)域被下方表面與上覆表面完全接觸的區(qū)域包圍的區(qū)域。本發(fā)明適用于容納和分配在例如電子、醫(yī)療和工業(yè)用途中的任何應(yīng)用中有用的氣體的所有氣瓶或氣罐。附圖說(shuō)明圖1是根據(jù)本發(fā)明的容器主體的透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的包括閥的容器主體的透視圖。圖3是圖2的容器主體的剖視圖。圖3a和圖3b是本發(fā)明的替代實(shí)施方案的剖視圖。圖4a和圖4b是本發(fā)明的替代實(shí)施方案的剖視圖。圖5是本發(fā)明的替代實(shí)施方案的剖視圖。圖6是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的特寫剖視圖。圖7a和圖7b是本發(fā)明的實(shí)施方案的一部分涂層的掃描電子顯微鏡(sem)視圖。具體實(shí)施方式首先參考圖1，中空容器主體1包括側(cè)壁2，該側(cè)壁的橫截面優(yōu)選為圓形。主體1具有底部3，該底部?jī)?yōu)選為平坦的，以使主體1能夠直立于平坦表面上而不會(huì)翻倒。主體1包括開口4，氣體可通過(guò)該開口進(jìn)入和離開主體的內(nèi)部5(見圖3)。圖2是圖1所示制品的視圖，但是現(xiàn)在還包括適配穿過(guò)開口4的閥15。圖2中可見的是控制旋鈕12和出口13，其中該控制旋鈕可以控制通過(guò)開口4的氣流，氣體通過(guò)該出口離開主體1。閥15代表控制氣體是否流出主體1并且控制氣體離開主體1的流速的多種單元中的一種。圖3、圖3a、圖3b、圖4a、圖4b和圖5是根據(jù)本發(fā)明的氣瓶的一些可能的實(shí)施方案的剖視圖，這些圖中的氣瓶的外部可以如圖2所示，其中可看到閥15延伸穿過(guò)開口4，使得氣體可以離開主體1的內(nèi)部5的唯一方式是通過(guò)閥15。如圖所示，閥15包括控制旋鈕12，該控制旋鈕附接到螺紋桿14，該螺紋桿穿過(guò)閥15中的孔，使得轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕12可以將螺紋桿14的端部17移入或移出通道16。這樣，桿14就可以被放置在通道16中的某個(gè)位置，從而可以切斷氣體通過(guò)閥15離開主體1的通道，并且可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕12調(diào)整端部17的位置，來(lái)控制通過(guò)通道16的氣流的速度。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于本發(fā)明而言，可以用很多其他閥和調(diào)節(jié)器的實(shí)施方案來(lái)替代圖3中的閥15。關(guān)于層21、23和25的以下描述適用于圖3、圖3a、圖3b、圖4a、圖4b和圖5所示的各個(gè)實(shí)施方案(當(dāng)然，圖4a和圖4b的實(shí)施方案中不存在層23的除外)。在圖3、圖3a、圖3b和圖5中，為了便于參考，在繪制時(shí)層21、23和25的尺寸相對(duì)于內(nèi)部空間5的尺寸進(jìn)行了放大。類似地，在圖4a和圖4b中，為了便于參考，在繪制時(shí)層21和25的尺寸相對(duì)于內(nèi)部空間5的尺寸也進(jìn)行了放大。圖3示出了環(huán)形纏繞復(fù)合材料氣瓶，該氣瓶具有位于氣瓶主體21側(cè)面上的復(fù)合材料纏繞層23，以及覆蓋復(fù)合材料纏繞層23的涂層25。圖3a示出了氣瓶主體21側(cè)面上有復(fù)合材料纏繞層23的環(huán)形纏繞復(fù)合材料氣瓶。涂層25覆蓋復(fù)合材料纏繞層23和氣瓶底部3。圖3b示出了氣瓶主體21側(cè)面上有復(fù)合材料纏繞層23的環(huán)形纏繞復(fù)合材料氣瓶。涂層25僅覆蓋復(fù)合材料纏繞層23。涂層25的底部邊緣延伸超過(guò)纏繞層23的底部邊緣，并且通常距氣瓶底部30.5至2英寸。圖4a示出了常規(guī)鋼制氣瓶21。涂層25覆蓋氣瓶21的整個(gè)主體，包括側(cè)面和氣瓶底部3。圖4b示出了常規(guī)鋼制氣瓶21。涂層25僅覆蓋氣瓶21主體的側(cè)面。涂層25的底部邊緣通常距氣瓶底部30.5至2英寸。圖5示出了完全纏繞復(fù)合材料氣瓶，該氣瓶具有位于氣瓶主體21的側(cè)面和底部3上的復(fù)合材料纏繞層23，以及覆蓋氣瓶側(cè)面和底部3上的復(fù)合材料纏繞層23的涂層25。層21由即使在容器容納高壓氣態(tài)內(nèi)容物時(shí)也能夠?yàn)槿萜魈峁┳銐驈?qiáng)度以及保持其給定形狀的能力的材料制成。優(yōu)選的材料是鋼。其他合適的材料包括其他金屬，諸如鋁，和聚合物材料。層21的厚度應(yīng)足以使本發(fā)明的容器能夠容納甚至至少1000psia壓力或甚至至少4000psia壓力的氣體內(nèi)容物。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，層21可以為大約4mm至7mm厚，這是容納高達(dá)幾百psia的較常規(guī)壓力氣體的鋼制氣瓶的典型厚度范圍。也就是說(shuō)，本發(fā)明的容器可以容納高壓(即至少1000psia)氣體，而不需要增加鋼或其他材料的厚度(即為8-14mm或更厚)來(lái)應(yīng)對(duì)高壓。存在于諸如圖3、圖3a、圖3b和圖5所示的實(shí)施方案中的層23，包括為容器提供額外強(qiáng)度的材料，即這種材料增加容器避免因響應(yīng)于容器內(nèi)部的高壓氣態(tài)內(nèi)容物而爆裂的能力。層23中的材料量，比若層23由制備層21的相同材料制成時(shí)層23可提供相同額外強(qiáng)度所需的材料量要輕。層23為氣瓶壁提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高容器承受較高壓力的能力，從而增加容器的存儲(chǔ)容量。通過(guò)使層23的纏繞厚度能夠承受期望的存儲(chǔ)容量所對(duì)應(yīng)的壓力，可將存儲(chǔ)容量調(diào)整到期望的水平。優(yōu)選地，層23為1至10mm厚。層23的優(yōu)選材料是纖維增強(qiáng)聚合物，其中纖維包埋入聚合物基質(zhì)中。合適的增強(qiáng)纖維的實(shí)例包括碳纖維(優(yōu)選材料)、玻璃纖維，以及聚合物纖維諸如芳族聚酰胺纖維、聚酯纖維和聚酰胺纖維(例如尼龍)。用于聚合物基質(zhì)的合適聚合物的實(shí)例包括環(huán)氧樹脂、聚酯、乙烯基酯和聚酰亞胺。將纖維包埋入聚合物基質(zhì)中，使基質(zhì)具有更高強(qiáng)度，同時(shí)還保持其輕質(zhì)特性。纖維基質(zhì)復(fù)合材料可以通過(guò)例如長(zhǎng)絲纏繞以已知的方式環(huán)形纏繞在壓縮氣體容器上。長(zhǎng)絲纏繞機(jī)可以拉動(dòng)纖維(例如碳纖維)通過(guò)聚合物溶液的濕浴(例如環(huán)氧樹脂)，并且沿一個(gè)取向或一系列不同的取向?qū)⒂镁酆衔餄?rùn)濕的纖維卷繞在旋轉(zhuǎn)的氣瓶上。聚合物樹脂基質(zhì)和纖維的復(fù)合物在室溫或高溫下固化，使得纖維被緊緊包埋入聚合物基質(zhì)中。在大多數(shù)情況下，聚合物基質(zhì)需要滿足某些要求才能適合用于纖維增強(qiáng)過(guò)程。聚合物基質(zhì)需要在受控的固化條件和固化期間完全飽和并適當(dāng)?shù)嘏c纖維鍵合。優(yōu)選地，基質(zhì)應(yīng)與纖維增強(qiáng)材料化學(xué)鍵合?；|(zhì)也應(yīng)該能夠完全束縛纖維，從而保護(hù)纖維抵御外部沖擊，例如切割。在模制過(guò)程中和模制之后，基質(zhì)本身也需要保持化學(xué)穩(wěn)定和物理穩(wěn)定。另一方面，纖維需要均勻分布在樹脂基質(zhì)中。當(dāng)相鄰的纖維從樹脂浴中出來(lái)時(shí)，它們需要彼此分離，以免出現(xiàn)局部增強(qiáng)。通常需要確定纖維和基質(zhì)之間的最佳鍵合來(lái)選擇適當(dāng)類型的聚合物并設(shè)置模制過(guò)程。通常，纖維類型是適合聚合物基質(zhì)的優(yōu)選類型的材料。例如，玻璃纖維最適合聚酯，而碳纖維最適合環(huán)氧樹脂。層23為容器1提供強(qiáng)度。層21和23可能能夠響應(yīng)于容器內(nèi)的高壓而略微屈曲。層23具有略微屈曲的能力，能夠?yàn)閷?1提供輔助。層25保持輕質(zhì)纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料纏繞層23的耐久性和壽命。層25提供保護(hù)涂層，可以抵抗可能導(dǎo)致腐蝕和/或壓力完整性降低的機(jī)械沖擊和環(huán)境沖擊。這層保護(hù)涂層也應(yīng)該是對(duì)用戶友好的并且易于粘貼標(biāo)簽，另外，還應(yīng)該能夠調(diào)整成各種顏色和帶紋理的拋光表面。所有此類氣瓶或氣罐的外表面必須干凈衛(wèi)生，才能涂布保護(hù)涂層?？傮w而言，要有效地用作(圖3a、圖3b、圖5和圖5b的實(shí)施方案中的)碳纖維或其他纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料纏繞存儲(chǔ)容器上的保護(hù)涂層，或(圖4a和圖4b的實(shí)施方案中的)容器21上的保護(hù)涂層，涂層必須具有以下性質(zhì)：柔性以適應(yīng)氣瓶壁因壓力和溫度變化產(chǎn)生的膨脹和壓縮可在熔融狀態(tài)涂布低蠕變耐磨性和抗沖擊性對(duì)碳纖維復(fù)合材料纏繞層具有強(qiáng)附著性可耐受惡劣環(huán)境條件可調(diào)色已經(jīng)確定本發(fā)明的一個(gè)方面是，熱塑性彈性體族聚合物可以用作纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料纏繞層的保護(hù)涂層或用作氣瓶主體本身的保護(hù)涂層。根據(jù)保護(hù)涂層的要求，熱塑性彈性體所具有的性質(zhì)使其成為該應(yīng)用的理想選擇。合適的熱塑性彈性體聚合物的實(shí)例是聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚氨酯和聚脲，以及這些聚合物的共聚物和物理混合物。熱塑性彈性體聚合物通常具有的性質(zhì)包括：中等伸長(zhǎng)率應(yīng)力消除后能夠恢復(fù)原來(lái)的構(gòu)型可在高溫熔融狀態(tài)下施用沒(méi)有顯著的蠕變具有耐化學(xué)性和機(jī)械抗性的交聯(lián)基質(zhì)基于組成和配方的可變特性還已確定，聚脲和聚脲-氨基甲酸酯熱塑性彈性體聚合物具有額外的特性，使得它們成為本應(yīng)用的特別優(yōu)選材料。性質(zhì)包括：在10秒或不到10秒的時(shí)間內(nèi)無(wú)粘性voc(揮發(fā)性有機(jī)化合物)含量為零或非常低具有優(yōu)異的抗石擊性、耐磨性、抗沖擊性、耐撕裂性和耐化學(xué)品性在較廣的溫度范圍內(nèi)具有良好的耐用性和柔性在經(jīng)受紫外線照射和潮濕環(huán)境后能夠保持原來(lái)的光澤和顏色除了保護(hù)性涂層的性質(zhì)要求之外，還確定諸如本發(fā)明的此類高壓儲(chǔ)存容器在實(shí)際使用中需要能耐受特定的操作條件。條件包括：-40℃到+60℃的溫度范圍120in-lb以上的機(jī)械沖擊性直接及連續(xù)陽(yáng)光照射接觸雨水、霧和/或咸水連續(xù)使用長(zhǎng)達(dá)15年，甚至長(zhǎng)達(dá)30年覆蓋復(fù)合材料纏繞層23或直接涂布到氣瓶主體21上作為層25的保護(hù)涂層，可以具有在合理厚度范圍1-8mm，優(yōu)選為2.5-5mm內(nèi)的厚度。如果所述涂層太薄，則無(wú)法獲得很強(qiáng)的機(jī)械性能，并且涂層拋光表面與下面的復(fù)合材料纏繞層共形；如果所述涂層太厚，則可能導(dǎo)致氣瓶的構(gòu)型改變，增加氣瓶處置的難度。因此，所述層25優(yōu)選地比層23薄。層25可以是完全覆蓋纏繞層23或氣瓶主體的套筒形式，或是包括具有復(fù)合材料纏繞層23(如果存在)的主體和使用裸鋼的底部的封裝形式。通常，層25是具有光滑外拋光面的涂層，這不僅便于使用者在容器上粘貼和更換信息標(biāo)簽，也讓容器的外表面具有吸引人的外觀。然而，如果采用的是涂層封裝，當(dāng)使用者在地板上移動(dòng)氣瓶時(shí)，光滑的涂層可能會(huì)導(dǎo)致滑移。本發(fā)明包括在涂層表面為底部3增加防滑特征的選項(xiàng)，方法是在涂層固化期間沖壓紋理，或者在將涂層涂布到氣瓶的底部時(shí)混入額外的顆粒。構(gòu)成層25的涂層的化學(xué)性質(zhì)優(yōu)選是耐化學(xué)腐蝕和不可滲透的。所述涂層需要是柔性的，能夠適應(yīng)氣瓶壁因壓力和溫度變化而引起的膨脹和收縮，并且其機(jī)械強(qiáng)度足以承受機(jī)械沖擊。如果涂層足夠硬但太脆，則其性能會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低，因?yàn)橹貜?fù)的氣體填充會(huì)導(dǎo)致氣瓶即使微小但卻反復(fù)的膨脹和收縮。所述涂層還需要耐化學(xué)腐蝕。如果濕度和化學(xué)物質(zhì)可以滲透過(guò)涂層并腐蝕氣瓶主體或腐蝕與碳纖維鍵合并將纏繞材料保持在一起的樹脂，則可能會(huì)影響氣瓶的完整性。因此，當(dāng)存在層23時(shí)，本發(fā)明的涂層25具有耐化學(xué)腐蝕性和不可滲透性，以保護(hù)氣瓶和層23的復(fù)合纖維樹脂。本發(fā)明中的層25的優(yōu)選涂層材料是熱塑性彈性體。熱塑性彈性體是一類兼具熱塑性和彈性的聚合物的共聚物或物理混合物。與橡膠材料和塑料材料相比，熱塑性彈性體具有很大的優(yōu)勢(shì)。熱塑性彈性體包括與不相容的硬質(zhì)材料以共價(jià)鍵相連或物理混合的橡膠狀聚合物鏈段。熱塑性彈性體提供物理交聯(lián)和增強(qiáng)。合適的熱塑性彈性體需要保持所需的優(yōu)異性質(zhì)，例如耐化學(xué)性和機(jī)械抗性，與高壓容器一起膨脹和收縮的柔性，以及易處置性和易應(yīng)用性，并且不需要昂貴的成本，對(duì)環(huán)境也是友好的。適合用作本發(fā)明的層25的保護(hù)涂層的推薦熱塑性彈性體是聚酯、聚氨酯、聚脲、聚酰亞胺，及它們的混合物和組合物。優(yōu)選的是具有柔性二醇和/或柔性二酰胺鏈段的聚氨酯和聚脲。更優(yōu)選的是聚脲，因?yàn)榫垭逋瑫r(shí)具有很強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性和很強(qiáng)的耐機(jī)械沖擊性。在二異氰酸酯與短鏈二酰胺和長(zhǎng)鏈二酰胺之間可生成的可能組合具有無(wú)窮的變化，包括調(diào)節(jié)反應(yīng)化合物的結(jié)構(gòu)和/或分子量。這使得尿素化學(xué)家能夠提供具有最終產(chǎn)品的最理想性質(zhì)的聚合物結(jié)構(gòu)。在某些情況下，混合聚脲和聚氨酯的化學(xué)物質(zhì)來(lái)降低整體成本也是可行的。用于生成氨基甲酸酯鍵的短鏈二醇和長(zhǎng)鏈二醇的各種組合，也為最終的熱塑性聚脲和聚脲-氨基甲酸酯涂層提供了作為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纏繞存儲(chǔ)容器上的保護(hù)涂層所需的性質(zhì)中的柔性。作為層25的優(yōu)選類型的彈性體保護(hù)涂層，聚脲是異氰酸酯組分與胺端組分的反應(yīng)產(chǎn)物。異氰酸酯表示含有異氰酸酯基的有機(jī)化合物，其化學(xué)式為r1-(n＝c＝o)n，其中r1選自具有1到30個(gè)碳原子的脂族基、芳族基、芳基脂族基和脂環(huán)族基，異氰酸酯功能基的數(shù)量n為1到3個(gè)(其中具有兩個(gè)異氰酸酯基的異氰酸酯化合物被稱為二異氰酸酯，具有三個(gè)異氰酸酯基的異氰酸酯化合物被稱為多異氰酸酯)。實(shí)際可用于制備聚脲涂層的二異氰酸酯和多異氰酸酯的實(shí)例是亞甲基二苯基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯。異氰酸酯是親電體，往往會(huì)與親核試劑(包括醇、胺、甚至水)反應(yīng)。當(dāng)二異氰酸酯與含有兩個(gè)或更多個(gè)羥基的二醇或多元醇反應(yīng)時(shí)，會(huì)形成被稱為聚氨酯的聚合物鏈。二異氰酸酯和含有兩個(gè)或多個(gè)胺基的化合物之間的類似反應(yīng)產(chǎn)生稱為聚脲的產(chǎn)物。含有兩個(gè)或更多個(gè)胺基的化合物具有化學(xué)式r2-(nh2)a，其中r2選自具有1至30個(gè)碳原子的脂族基、芳族基、芳基脂族基和脂環(huán)族基，并且胺基的數(shù)量a為1至3。胺基(-nh2)連接異氰酸酯基(-n＝c＝o)以形成脲鍵(-(nh)2-c＝o)。如果胺基和異氰酸酯基的數(shù)量多于一個(gè)，則其他胺基與其他異氰酸酯基反應(yīng)形成長(zhǎng)鏈和交聯(lián)的聚脲聚合物?？蓪?shí)際用于制備用作本發(fā)明的層25的聚脲涂層的二胺和多胺的實(shí)例包括六亞甲基二胺、三亞丙基三胺、甘油基聚(氧丙烯)三胺和二亞乙基二胺。層25優(yōu)選地不含溶劑。為了能夠在形成層25時(shí)控制其厚度，形成層25的材料以液態(tài)形式涂布在氣瓶主體的表面上或?qū)?3的表面上(視情況而定)。這些材料通過(guò)化學(xué)反應(yīng)開始凝固，并經(jīng)歷狀態(tài)變化。優(yōu)選的是化學(xué)反應(yīng)順利完成，產(chǎn)生無(wú)溶劑的涂層，并且所有的反應(yīng)物都被完全消耗掉。當(dāng)涂層材料的組分在其涂布到的表面上相遇時(shí)便發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，例如聚二酰胺和聚二異氰酸酯反應(yīng)形成聚脲。兩種組分一旦相遇便發(fā)生反應(yīng)并開始交聯(lián)，優(yōu)選的是在反應(yīng)進(jìn)行的合適的高溫下發(fā)生反應(yīng)并開始交聯(lián)，并且優(yōu)選的是在化學(xué)反應(yīng)期間不產(chǎn)生蒸氣。本發(fā)明的層25必須具有某些機(jī)械性能，諸如強(qiáng)耐磨性和強(qiáng)抗沖擊性。否則，即使是在正常運(yùn)輸、處置和操作氣瓶時(shí)，切割和碰撞也可能導(dǎo)致氣瓶外表面受到損傷。如果未受保護(hù)的復(fù)合材料纏繞層23或氣瓶主體21因遭受機(jī)械沖擊而受到損傷，則加壓氣瓶的完整性很可能會(huì)立即受到影響。如果僅造成了輕微損壞，也許可以修復(fù)復(fù)合材料纏繞層23；而如果造成了嚴(yán)重?fù)p壞，則氣瓶可能需要丟棄。而且，層23會(huì)因諸如連續(xù)接觸紫外線、高/低溫度、濕度、化學(xué)腐蝕等原因而遭受各種環(huán)境損害。這些環(huán)境因素會(huì)削弱碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度并導(dǎo)致纏繞層23與層21的外側(cè)分離，而這有可能降低氣瓶的壓力完整性。因此，未受保護(hù)的纖維復(fù)合材料層23直接暴露于環(huán)境中會(huì)顯著縮短氣瓶的使用壽命。除了為層23和氣瓶主體21提供保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)之外，本文所述的層25還提供了其他優(yōu)點(diǎn)。例如，氣瓶或容器的顏色通常指示內(nèi)部存儲(chǔ)的氣體的組成，但碳纖維纏繞材料本身不容易能夠攝取并保持不同的顏色。除了顏色之外，氣瓶上通常還會(huì)貼有標(biāo)簽，顯示有關(guān)瓶?jī)?nèi)氣體的組成和健康/安全要求的信息，但不能把標(biāo)簽貼到裸碳纖維復(fù)合材料纏繞層上。本文所述的層25可以著色，并且可以貼附標(biāo)簽，同時(shí)還能保有所需的顏色和標(biāo)簽。如本發(fā)明所述的層25的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以耐受侵蝕性磨耗，所造成的重量損失和厚度損失可忽略不計(jì)。例如，如果使用c-17輪以1000g負(fù)荷和1000轉(zhuǎn)對(duì)如本文所述制備的容器執(zhí)行astmd4060(14)測(cè)試程序，則檢測(cè)不到重量損失；如果使用h-18輪(比c-17輪更厲害的表面拋光)以1000g負(fù)荷和1000轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)試，則重量損失為50-300mg，優(yōu)選為100-200mg或更少；轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到2000轉(zhuǎn)時(shí)，重量損失為100-500mg，優(yōu)選為200-300mg或更少。本文描述為25層的涂層也可以耐受astm程序所述的沖擊，只會(huì)出現(xiàn)表面材料遷移或輕微壓痕；更優(yōu)選地，不會(huì)因沖擊造成壓痕。例如，使用astmg14(04)測(cè)試程序時(shí)，涂層具有高于90in-lb的極好抗沖擊性；更優(yōu)選地具有高于150in-lb的極好抗沖擊性，而沒(méi)有出現(xiàn)表面材料遷移或凹痕。本文描述為層25的涂層始終附著到其涂布到的襯底(層23或氣瓶21)上。由于氣體容器會(huì)遭受反復(fù)充氣和排空，層21的鋼材料或其他材料如同層23一樣會(huì)經(jīng)歷輕微的膨脹和松弛。由于層23的復(fù)合材料纏繞層具有極高的拉伸強(qiáng)度，所以膨脹和松弛的反復(fù)循環(huán)不會(huì)導(dǎo)致其復(fù)合材料纏繞層出現(xiàn)問(wèn)題，但是可能會(huì)導(dǎo)致層21和層23在分界面處發(fā)生分離。一旦在邊緣處發(fā)生分離，這兩個(gè)層的分界面將暴露在外部環(huán)境中，而水和污垢可能會(huì)進(jìn)入該分界面，侵蝕層23的樹脂。用作層25的涂層的彈性性質(zhì)需要考慮彈性模量和永久性變形而在一定范圍內(nèi)選擇。彈性模量描述為達(dá)到給定量的變形所需的每單位面積的力(應(yīng)力)的量。彈性模量越高通常表示材料越難變形。然而，如果彈性模量太高，例如高于用作層21的金屬襯里或用作層23的復(fù)合材料纏繞層，則當(dāng)發(fā)生膨脹時(shí)，層25的變形會(huì)遠(yuǎn)小于層23或?qū)?1的變形，從而導(dǎo)致在層25下的分界面內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力或摩擦。在反復(fù)的膨脹和松弛后，這種情況可能會(huì)損壞在層25下方與層25接觸的表面，并且進(jìn)一步降低封裝的完整性。層25的彈性模量可根據(jù)astmd638(14)測(cè)量，其值優(yōu)選為0.1-17，更優(yōu)選為0.5-5。層25不僅容易變形，還需要在應(yīng)力消除后恢復(fù)原來(lái)的形狀。換句話說(shuō)，層25需要與層23或?qū)?1一起膨脹和松弛。永久性變形描述因循環(huán)拉伸和松弛而引起的彈性體材料的長(zhǎng)度增加。該性質(zhì)是層25內(nèi)分子間鍵的重排的可見指示。如果永久性變形百分比太高，則用作層25的涂層在反復(fù)充氣和排空之后將發(fā)生膨脹，但在某一點(diǎn)不會(huì)恢復(fù)其原始構(gòu)型。然而，當(dāng)層23和層21恢復(fù)到其原始形狀時(shí)，有可能會(huì)在層25下方的分界面處產(chǎn)生間隙，而污物和/或水可進(jìn)入間隙，對(duì)增強(qiáng)層造成損害。因此，層25的永久性變形可根據(jù)astmd2731(15)測(cè)量，其值優(yōu)選地低于20％，更優(yōu)選地低于10％。為了在循環(huán)膨脹和松弛后完好無(wú)損，用作本發(fā)明的層25的涂層需要非常好地附著在纏繞層表面23上。例如，使用astmd4541(09)測(cè)試程序測(cè)試時(shí)，涂層和復(fù)合材料纏繞層之間的附著失效發(fā)生在高于400psi時(shí)，更優(yōu)選地發(fā)生在高于600psi時(shí)。彈性體涂層在復(fù)合材料氣瓶上的極好附著消除了在分界面處的分離及涂層從纏繞材料表面剝離的可能性。層25的涂層優(yōu)選地具有抗切割性。多用刀無(wú)法刺穿涂層，并且需要在刀片上施加高壓高速才能在涂層中形成切口。一旦造出切口，涂層優(yōu)選地?zé)o法被剝離，更優(yōu)選地?zé)o法被撬離。例如，使用astmd6677(07)測(cè)試程序造出“x”切口并探入“x”切口，使涂層松動(dòng)。層25優(yōu)選地難以移除(等級(jí)8或9)，或更優(yōu)選地極難移除(等級(jí)10)。如果造出了微小切口，而復(fù)合材料纏繞層沒(méi)有因切割而損傷，則可以在局部修復(fù)切割區(qū)域。優(yōu)選地，層25的涂層的最內(nèi)表面延伸到層23的外表面的(下面)。這一點(diǎn)可以在涂層涂布過(guò)程中實(shí)現(xiàn)，例如在噴涂涂層材料期間利用高壓促使層25的材料滲入層23的外表面。將涂層材料適當(dāng)?shù)貪B入到層23中可以改善層25在層23上的附著，防止剝離，同時(shí)保持整個(gè)封裝的完整性。如果深度太小，則無(wú)法提供足夠強(qiáng)的附著力；然而，如果深度太大，則可能損壞層23的樹脂，降低層23的強(qiáng)度。滲入深度優(yōu)選為50-300μm(微米)，更優(yōu)選為100-200μm。本發(fā)明的這個(gè)方面在圖6中示出，其中層21、層23和層25如本文所述。然而，在本實(shí)施方案中，層23不包含任何彈性體，層25不包含任何纖維增強(qiáng)聚合物，而在層23和層25之間，存在由形成層23和層25的材料的混合物構(gòu)成的區(qū)域24。區(qū)域24可以包括本文所述的增強(qiáng)纖維。區(qū)域24由層25的材料滲入層23的材料形成。區(qū)域24的厚度通常為50至300微米，優(yōu)選為100至200微米。因此，本發(fā)明的這個(gè)方面可以被表征為包括纖維增強(qiáng)聚合物層23，包括彈性體層25，并且包括層23和層25之間包括所述彈性體和所述纖維增強(qiáng)聚合物的混合物的層24，其中，纖維增強(qiáng)聚合物層包括層23不包含所述彈性體的區(qū)域，彈性體層包括不包含所述纖維增強(qiáng)聚合物的區(qū)域，并且層24為50至300微米厚，優(yōu)選為100至200微米厚。圖7a和圖7b進(jìn)一步示出了本發(fā)明的這個(gè)方面。兩個(gè)圖中均示出了彈性體層25(在陰影中顯示為較淺的灰色)和纖維增強(qiáng)聚合物層23(在陰影中顯示為較深的灰色)。圖7a中顯示的層24是層25的一些彈性體材料滲入聚合物層23中后存在于聚合物層23中的區(qū)域。本發(fā)明的壓縮氣體容器可經(jīng)歷各種類型的天氣，包括高于100℉的炎熱高溫、低于-20℉的寒冷低溫、持續(xù)的陽(yáng)光暴曬、劇烈的溫度變化，以及傾盆大雨。如果層23未被涂層覆蓋，所有惡劣的環(huán)境條件都可使層23的纖維復(fù)合材料纏繞層中的樹脂降解，損害加壓氣瓶的完整性。但本發(fā)明的涂層25在經(jīng)歷過(guò)循環(huán)環(huán)境例如溫度、紫外線和濕度的循環(huán)后仍然是穩(wěn)定而耐用的。所述涂層在經(jīng)歷循環(huán)溫度-20℉至100℉，優(yōu)選為-40℉至120℉，更優(yōu)選為-60℉至160℉之后，仍然保持高水平的機(jī)械性能，即仍然保持高水平的耐磨性、抗沖擊性、抗切割性、抗剝離性以及復(fù)合材料纏繞層上的附著性。所述涂層在經(jīng)歷連續(xù)紫外線照射以及40％至100％的濕度循環(huán)500小時(shí)，優(yōu)選為1000小時(shí)后，將仍然保持良好的機(jī)械性能。脂族聚氨酯和聚脲涂層材料在本發(fā)明中是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒┞队谧贤饩€照射之后具有良好的抗變色性。在沒(méi)有紫外線照射或紫外線照射有限的情況下，以及在正常暴露于紫外線照射的情況下如果有額外的防紫外線涂料涂層，也可以使用芳族聚氨酯和聚脲材料。根據(jù)本發(fā)明任選地包括在層25中的其他化學(xué)品是底漆和防紫外線涂料。底漆用于增強(qiáng)相鄰的層21和層23，和/或?qū)?1和層25，和/或?qū)?3和層25之間的附著力，特別是氣瓶的底部和頸部區(qū)域需要涂布涂層的時(shí)候。底漆可以是環(huán)氧基或硅基的化學(xué)物質(zhì)，并且它需要與復(fù)合材料層23中的聚合物樹脂在化學(xué)上相容。防紫外線涂料可以涂布在層25的上面，用于減少因照射紫外線引起的降解。防紫外線涂料優(yōu)選是水基的，可噴涂的或可刷涂的，并且能夠在環(huán)境溫度下干燥。防紫外線涂料也可用于減少鋼制氣瓶21生銹的幾率。層25的顏色可以根據(jù)應(yīng)用需要和客戶需要。更優(yōu)選地，顏色可以與下方的層21和層23形成對(duì)比，以更清楚地顯示層25的任何切口或其他損傷。例如，如果層23或氣瓶21使用黑碳纖維復(fù)合材料，則優(yōu)選使用較淺顏色的材料來(lái)涂布層25，并且淺色層25上面任選地涂上深色漆。在實(shí)施過(guò)程中，在本發(fā)明的容器上裝配閥15。然后將所需的氣體通過(guò)閥送入容器中。因此，優(yōu)選地，閥是在本領(lǐng)域中已知的類型，氣體通過(guò)閥送入容器中，直到容器中的氣體達(dá)到期望的壓力時(shí)便停止送入氣體，通過(guò)閥使氣體在容器中一直保持該壓力。結(jié)果便是具有本文所述特征并且包括壓力優(yōu)選為至少1000psig，更優(yōu)選為至少4000psig，通常高達(dá)8.000psig的氣體的容器。容器中的氣體可以是在環(huán)境條件(25℃和1個(gè)大氣壓)下為氣態(tài)的任何產(chǎn)物，或者可以是兩種或更多種此類產(chǎn)物的混合物。實(shí)例包括空氣、氮?dú)?、氧氣、氫氣、氦氣、氬氣、二氧化碳、氯化氫、氨、甲烷、氮氧化物、六氟化硫及它們的混合物。?dāng)容器中的氣體為氣體混合物時(shí)，混合物可以在送入容器之前形成，或者可以依次逐一把所需混合物的組分送入容器中，從而在容器內(nèi)形成混合物，而不是在送入容器之前形成。本發(fā)明以下列實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。在表1、表2、表3和表5中，列標(biāo)題為“優(yōu)選”或“特別優(yōu)選”的列中顯示的是能夠達(dá)到特別令人滿意的性能的目標(biāo)值。實(shí)例氣瓶涂布工藝這里具體評(píng)估涂層a和涂層b。它們都通過(guò)兩種稱為聚二胺和聚二異氰酸酯的組分以1:1或1:2比例的反應(yīng)而形成。這兩種組分分開存儲(chǔ)在兩個(gè)容器中，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的比例泵入噴霧室，然后加熱并在噴涂的同時(shí)混合。這兩種組分在復(fù)合材料氣瓶的表面相遇，在高溫下發(fā)生反應(yīng)。在完全反應(yīng)后，在室溫下非常短的時(shí)間內(nèi)完成固化，產(chǎn)生涂層。測(cè)試是在復(fù)合材料氣瓶或全涂層復(fù)合材料氣瓶的帶涂層的試樣塊上進(jìn)行的。實(shí)例1-耐磨性測(cè)試方法1-耐磨性按照astmd4060(14)程序，使用泰伯耐磨測(cè)試來(lái)測(cè)定涂層的耐磨性。測(cè)量并記錄涂有材料a或b的鋼樣品試樣的原始重量。選擇使用泰伯磨耗試驗(yàn)機(jī)、h-18輪來(lái)加載1000克。將試樣置于泰伯磨耗試驗(yàn)機(jī)上，然后分別旋轉(zhuǎn)500轉(zhuǎn)、1000轉(zhuǎn)、1500轉(zhuǎn)和2000轉(zhuǎn)。每次運(yùn)行后測(cè)定并記錄試樣的重量。通過(guò)重量測(cè)定法評(píng)估耐磨性。涂層a和涂層b的耐磨性值，以及根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選涂層的值如表1所示。表1泰伯磨耗值涂層a/mg涂層b/mg優(yōu)選涂層/mg特別優(yōu)選涂層/mg經(jīng)過(guò)500轉(zhuǎn)73105<200<100經(jīng)過(guò)1000轉(zhuǎn)145216<400<250經(jīng)過(guò)1500轉(zhuǎn)209334<600<400經(jīng)過(guò)2000轉(zhuǎn)284454<800<550實(shí)例2-抗沖擊性測(cè)試方法2-抗沖擊性按照astmg14(04)程序，使用具有特定重量和直徑的落錘提供沖擊。撞錘被限制在豎直方向，然后從各種高度落下，對(duì)試樣產(chǎn)生沖擊能量。利用探傷來(lái)檢測(cè)涂層上產(chǎn)生的破裂。帶涂層的復(fù)合材料氣瓶試樣塊安裝在沖擊裝置上。撞錘由錘身和錘頭組成，重量為3.2lb，5/8”半球形開口。沖擊裝置從10”(英寸)到最大58”(英寸)的距離范圍落下撞錘。沖擊值由撞錘的重量乘以撞錘行進(jìn)的距離來(lái)確定?？箾_擊性被視為開始失效時(shí)的沖擊值。涂層a和涂層b的抗沖擊性值，以及根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選涂層的值如表2所示。表2抗沖擊性值涂層a/in-lb涂層b/in-lb優(yōu)選涂層/in-lb特別優(yōu)選涂層/in-lb失效>90>180>120>180描述輕微凹痕沒(méi)有實(shí)例3-拉伸附著強(qiáng)度測(cè)試方法3-拉伸附著強(qiáng)度按照astmd4541(09)程序進(jìn)行拉伸附著強(qiáng)度測(cè)試，以測(cè)定涂層的剝離強(qiáng)度。首先使用直徑接近拉棒的孔鋸在涂層上切劃。然后用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑將拉棒附接到涂層表面上，使其在室溫下固化24小時(shí)。使用elcometer氣動(dòng)測(cè)試儀拉拔拉棒，在10-3000psi的范圍內(nèi)使拉棒與襯底分離。如果在涂層和碳纖維復(fù)合材料的分界面處發(fā)生失效，則把拉拔壓力值記為拉伸附著強(qiáng)度，而如果在涂層內(nèi)或膠水處發(fā)生失效，則存在內(nèi)聚失效和膠合失效，不代表拉伸附著強(qiáng)度。涂層a和涂層b的拉伸附著強(qiáng)度值，以及根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選涂層的值如表3所示。表3拉伸附著強(qiáng)度值涂層a/psi涂層b/psi優(yōu)選涂層/psi特別優(yōu)選涂層/psi附著失效>800>600>300>500實(shí)例4-防止剝離的附著強(qiáng)度測(cè)試方法4-防止剝離的附著強(qiáng)度按照astmd6677(07)程序進(jìn)行防止剝離的附著強(qiáng)度測(cè)試，以測(cè)定涂層的剝離難度。首先在涂層上切割一個(gè)“x”切口，該切口深入至涂層和復(fù)合材料纏繞層的分界面，然后用多用刀或甚至撬桿探入“x”切口，使涂層松動(dòng)。如果涂層太厚，則可以使用附接到鉆機(jī)上的循環(huán)刀片來(lái)切割“x”切口。從“x”切口剝離涂層，附著強(qiáng)度按0至10的等級(jí)進(jìn)行評(píng)級(jí)，0為“容易去除”，10為“極難去除”。去除涂層a和涂層b的評(píng)級(jí)結(jié)果如表5所示。表4防止剝離的附著強(qiáng)度等級(jí)涂層a涂層b/psi優(yōu)選涂層/psi特別優(yōu)選涂層/psi評(píng)級(jí)100810實(shí)例5測(cè)試方法5-抗紫外線性和耐濕性為了模擬室外侵蝕，使用quv室來(lái)測(cè)試涂層的抗紫外線性和耐濕性。quv測(cè)試儀使涂層交替暴露在模擬陽(yáng)光直射和陰雨天氣的紫外線和濕氣循環(huán)中。在執(zhí)行測(cè)試方法1、2和3之后，使涂層暴露在quv中一段時(shí)間，在本方法中為暴露500小時(shí)和1000小時(shí)，然后測(cè)試機(jī)械性能?；跍y(cè)試結(jié)果評(píng)估抗紫外線性和耐濕性。在測(cè)試中還記錄在暴露在紫外線和濕氣中后顏色和光澤的變化，以確定對(duì)所施加環(huán)境的抗性。涂層a和涂層b的耐磨性、抗沖擊性和拉伸附著強(qiáng)度值如表5所示。此外，涂層a和涂層b在暴露在quv中1000小時(shí)后仍然都保有光澤的外觀，然而，涂層a的顏色在500小時(shí)后從白色變成微黃色，而涂層b的顏色仍保持不變。表5quv后的測(cè)試結(jié)果實(shí)例6測(cè)試方法6-熱循環(huán)為了模擬室外溫度變化，使用烤箱和冷凍機(jī)讓涂層暴露在-50℃到+60℃范圍的溫度下。在執(zhí)行測(cè)試方法1、2和3之后，讓涂層經(jīng)歷一段時(shí)間的熱循環(huán)，在本測(cè)試中時(shí)間為30天，然后測(cè)試機(jī)械性能?；跍y(cè)試結(jié)果評(píng)估耐熱性。在測(cè)試中還記錄熱循環(huán)后顏色和光澤的變化，以確定涂層對(duì)所施加環(huán)境的抗性。涂層a和涂層b的耐磨性、抗沖擊性和拉伸附著強(qiáng)度值如表6所示。此外，涂層a和涂層b在熱循環(huán)測(cè)試30天后仍然都保有原來(lái)的顏色和光澤。表6熱循環(huán)后的測(cè)試結(jié)果實(shí)例7涂層向復(fù)合材料纏繞層的滲入涂層材料向復(fù)合材料纏繞層中滲入合理的深度范圍可以促進(jìn)附著。圖7a和圖7b所示的掃描電子顯微鏡(sem)圖像是涂層a和涂層b在纖維增強(qiáng)聚合物表面的相同表面上的比較。涂層a具有約100至150微米的更好滲入深度，涂層b的滲入?yún)^(qū)域小于50微米，涂層a所提供的防止剝離的附著強(qiáng)度明顯高于涂層b的防止剝離的附著強(qiáng)度。如實(shí)例4所示，涂層a的防止剝離的附著強(qiáng)度評(píng)級(jí)為10-“極難去除”，而涂層b的評(píng)級(jí)為0-“容易去除”。同時(shí)，如實(shí)例3所示，涂層a和涂層b的拉伸附著強(qiáng)度相對(duì)相同。根據(jù)本發(fā)明的被涂布到表面的每種涂層材料，在涂布(例如噴涂或其他涂布技術(shù))期間需要處于液體狀態(tài)。因此，被涂布的材料在環(huán)境條件下可以是液體，或者它可以溶解或懸浮在涂布之后會(huì)蒸發(fā)的合適溶劑中。在涂布之后，讓液體涂層材料經(jīng)歷一段時(shí)間之后凝固或完全固化。此外，通過(guò)在噴涂期間使用足夠高的壓力讓涂層材料滲入到聚合物層中，實(shí)現(xiàn)彈性體涂層材料滲透穿過(guò)彈性體材料涂布到的聚合物材料表面至期望的滲透度。當(dāng)前第1頁(yè)12