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环氧树脂在风电机中的应用
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来源:中国环氧树脂网
环氧树脂在风电机中的应用
风电属极具发展潜力、发展最快的可再生能源。“目前,世界最大风电机的输出功率达6MW(叶轮直径126m,叶
片长61.5m)、”7MW(GE公司)甚至10MW(英国正在试制)[1]。风电机叶片起着将风能转化为电能的作用,是
风电机的关键构件[2]。目前,叶片一般采用环氧复合材料(碳纤维或玻纤/环氧树脂)加工。随着风电业的迅猛发展
,叶片的复合材料[注]消耗量逐年递增([注]:以环氧复合材料为主——笔者注):以印度风电机叶片的复合材料消耗
风电机、树脂生产实践和科技的发展,环氧复合材料除了广泛用于加工叶片外,还加工叶片的模具和机舱罩、驱动轴
,新近还出现了用于修复叶片的新趋势,等等,不一而足——真可谓不可缺或、用途广矣!
表1印度风电机叶片的复合材料消耗量
1制造叶片用环氧树脂体系与成型工艺
1.1环氧树脂、预浸料
乘风电业迅猛发展的大好形势,“世界顶级化工公司——德国BASF公司和美国DowEpoxySystem公司,都瞄准
了风电机叶片市场,纷纷竞相推出叶片用环氧复合材料配套系列产品”[5]。
最近,江苏泰州市惠利电子材料有限公司与山东大学合作,研制成环氧树脂浇注料——叶片专用树脂[注]。该
材料有7项性能指标达到或超过国外同类产品,质优、价格低于进口货,今年6月投产,预计明年产量达1500t/a([注]:
制叶片[6]。
等。真空灌注用低黏度环氧树脂的流动性极佳,可改善产品的力学性能、热敏性能。该产品可使叶片更强韧、轻质、
易于生产。另讯:AIRSTONE牌环氧树脂、半成品有三种配方:①美国POLY-CARBInc.的配方;②美国GNSTechnolog
ies的配方;③德国UPPCAG的配方,可用于加工叶片[2];该公司的Styrofoam牌绝缘材料也可用于加工叶片[7]。
瑞士Gurit公司推出两种叶片用环氧预浸料:①SparProg牌单向纤维预浸料,用于加工气泡少、质量高的厚层层
压板,生产效率高;②WE91L牌预浸料,放热性低,低温(如:80℃)固化或120℃/65分固化,21℃环境里的贮存期
为60d[8]。
德国BASF公司与德国Leuna-Harze公司[注]签约,合作生产叶片用环氧树脂(已通过德国劳埃德认证),共同
供应欧洲市场;同时也使BASF公司得到了长期原料供应的保障([注]:德国Leuna-Harze公司是欧洲领先的环氧树脂制
造商,其产品有:普通环氧树脂、特种环氧树脂(如:双酚F环氧树脂)和各种活性稀释剂)[1]。目前BASF公司提供
的叶片用双组分环氧树脂有:两种浸渍环氧树脂(infusionresin),一种层压环氧树脂[8]。
EPOVIA™乙烯基酯树脂(CrayValley公司和VVP公司)加工叶片的厚度5~15mm,长度达50m。层压板里的G
如:叶片、结构件)很关键。因为该制品必须经受住>120℃的后固化工艺(要求快速提高到最大固化速度和固化性
能),模具材料每天必须在>120℃的高温环境里暴露6~8h。该树脂能快速提高湿强度,模具的成本也较低。总之,
作为叶片的粘结基材,该树脂优于市售普通环氧树脂[9]。
1.2辅助材料
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拜耳公司利用CF/环氧树脂、纳米碳管填料等加工叶片,可使叶片长度超过60m,并大大减轻重量,例如:利用不
到20kg新材料[纳米碳管填料等——编者注],就可使叶片重量减轻3t[10]。
SGL集团把CF和其他高性能纤维制品等科学地应用到复合材料里,为设计理念开发出创新的、最佳解决方案
,例如:把SigrafilC牌碳纤维、UD预浸料用来增强叶片,效果很是理想[11]。
BASF公司生产Baxxodur牌叶片用环氧树脂的固化剂、促进剂和添加剂。Baxxodur牌胺固化剂通过了德国劳埃
德认证,将用于下一代环氧树脂[8]。
D表面无光脱模膜组成,环保,强度高(满足环氧、不饱和聚酯树脂成型工艺的要求)。密封膜和脱模膜都是喷射在
室温(或加热)的模具型面上,可使制品产生无光表面。该剂具有阻燃、无气味、快干、快固化的特性[7]。
1.3芯材
近来常州天晟新材料股份有限公司研制成Strucell结构泡沫芯材[注],以乙烯基聚合物为基
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