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新型环氧树脂系统用于风电叶片生产的作用机制

放大字体 缩小字体 发布日期:2018-09-04 19:48:34   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:360


  为了满足这些需求,制造商主要采用环氧树脂系统和玻纤毡用于结构的增强。这些增强层不是编织在一起的,而是一层接一层的叠放在一起,或采用多层材料。在这一领域,碳纤维也有应用,但由于其价格昂贵,产量又少,用量并不多;而其他纤维材料(芳纶纤维或玄武岩纤维)还没有应用。

  固化标准系统和巴斯夫产品的比较

  在大型叶片的制造中,纤维或纤维毡首先用两种液态成分——树脂和固化剂——浸渍,这两种成分在模具中受热后会发生反应,形成一种非常坚固的聚合物。由基体和纤维组成的这种系统会形成一种纤维复合材料,为叶片提供必要的机械稳定性。 www.

  灌注工艺

  树脂浸渍主要有四种方法。在层压工艺中,采用人工浸渍法将干性纤维毡浸入环氧树脂系统中。在灌注工艺中,采用真空法将环氧树脂吸到模具内的干性纤维毡内。第三种方法是将纤维毡在模具外预先浸渍,使其半固化,再将半硬质的材料铺放到模具中进行最终的固化(预浸渍技术)。对于又长又圆的部件,预浸渍的纤维在固化前被缠绕到模具上,然后采用热固化方法固化(纤维缠绕技术)。

  以上四种方法通常都可以制造风机的主要结构部件,其中包括厚重的多层叶根(将压力传送到轮毂)和内部结构加强筋,它们承受着作用在整个叶片长度上的大部分压力。第三种部件是中空叶片的外层,它实现了叶片的空气动力学功能,采用浇注或粘结法固定在叶根和内部结构上。 www.

  用于风能行业的新型灌注系统有两部分组成 树脂和固化剂。胺类化合物通常被用作固化剂,因为它们能够很好地满足叶片的机械稳定性和加工性能需求。

  巴斯夫新的环氧树脂系统也采用这类物质。在灌注开始前,两种组分按照预先确定的比例混合在一起,同时记录反应时间,因为这两种组分的反应起初是较慢的,但随着温度的升高会加速。为了确保灌注的效果,系统必须具有合适的粘度。

  为此,一种称作活性稀释剂的成分被加入其中,以降低粘度,但同时也构成了这一交联反应体系的一部分。树脂的交联或固化是由胺与环氧基团反应形成三维网络结构而实现的。反应取决于反应温度,但也受添加剂(例如加速剂)的影响。

  海上风机的制造商大多采用长度超过50米的大型叶片,以有效利用海上更加连续的风能。对于大型结构,例如叶片的外层蒙皮,采用灌注工艺的成型商面临着一种矛盾境况 一方面,环氧树脂要缓慢反应以在凝胶前完全充满模具;另一方面,一旦受热,环氧树脂系统应快速反应,以便模具可以尽快用于下一支叶片的成型,提高产率。

  为解决这一矛盾,巴斯夫提出了一种采用所谓潜伏系统(latent system)的先慢后快的化学反应路线。在这种方法中,达到一定的温度时,一些原本“处于睡眠状态的”固化剂会被激活。

  结束语

  巴斯夫新的环氧系统已在全世界的实践中获得认可。第一片采用Baxxodur固化剂成型的叶片已投入使用。

  巴斯夫已经与多家风机制造商达成协议,为其加工工艺提供新的化学产品。这一解决方案在世界范围内引起了极大的关注。

  这些潜伏固化剂的组成可以很容易地进行调整,因而简化了整个加工工艺 ;而且,这一系统还可以带来更高的质量、更好的加工稳定性和更低的废品率。由于外部因素(例如温度)的不同,通常要将几种固化剂混合在一起。Baxxodur系统在这一点上则具有显著的优势,因为它适用的温度范围非常广。这也就是说,固化剂的成分不需要每天改变或调整。库存管理也就更加简单。

  环氧基纤维增强复合材料行业一直努力改进叶片的机械性能和纤维基材的粘着性。这一环氧树脂系统已经在叶片制造过程中改进了现有的一些性能,包括机械强度的增加、循环周期的显著缩短和生产率的提高。

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关键词: 风能 叶片

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