风力机叶片用聚氨酯-论文.pdf

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1、玻璃钢2014年第1期i⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。国外技术i：⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯风力机叶片用聚氨酯杨萍编译(上海玻璃钢研究院有限公司，上海201404)摘要聚氨酯(PU)是制备风力机叶片的理想材料，在加工性、成本效率和力学性能等方面，具有超过如环氧树脂和不饱和树脂塑性体系的优异性能。目前，定制聚氨酯系统已在商业风力发电上大展身手。为气候保护做出贡献是拜耳公司(Bayer)承诺可持续发展和公司战略的基础部分。公司遵循气候保护计划，致力于提高资源和能源效率的化学生产方法，例如，可再生能源发电技术开发，一大重点是风能。拜耳材料科学最近在丹麦奥特鲁普(Otteru

2、p)建立风力发电技术能力和发展中心，协调可持续发电的全球活动。该中心重点是新材料、新工艺或工艺优化，使制造商能生产节约成本的部件，实现高效高质。这种材料和工艺专门技术的一个实例是Baydur~产品系列的新型聚氨酯系统，利用真空灌注技术优化风力机叶片生产。1真空灌注——首选方法真空灌注方法用于制备风力机叶片半壳体，以芯材(如balsa轻木)和非弯折连续玻璃原丝织物为基础，铺放于涂有脱模剂的模具中。灌注管道根据叶片的尺寸和几何形状分布于整个模具。在灌注过程开始前，整个结构用薄膜密封，并抽真空。计量设备使灌注树脂液态反应混合物通过复合材料结构。这种方法的

3、优点是增强材料玻璃纤维织物完全饱和，无任何气泡。然后加热模具，引起灌注树脂化学反应。树脂凝固和固化。最后，半壳体脱模，并移除薄膜。2环氧和不饱和聚酯树脂的缺点到目前为止，环氧树脂和较少的不饱和聚酯树脂(UP)用于制造真空灌注法风力机叶片。-36·UP树脂的主要缺点是固化收缩高达7％，引起连续玻璃纤维收缩甚至起皱，尤其是大部件。这导致产品内部内应力和胶接强度损失，引起风力机叶片在载荷下的变形和材料失效。环氧树脂的缺点是固化时化学反应释放大量热量。尤其是较厚的产品，较高的放热峰会引起内部发热和随后的材料膨胀，相应地引起玻璃纤维褶皱。丽种缺点都会引起材料

4、破坏。因此，常规做法是在热控条件下进行固化，必要时冷却部件。但是这包含额外的技术工作，导致明显较高的费用和更长的制造时间。3快速充模聚氨酯是灌注工艺相对较新的材料。新型Baydur@树脂已经进行商业化生产，与常规环氧体系粘度相比(至少200—300mPa．S)，固化前初始粘度仅仅为50～lOOmPa·S。因此，聚氨酯反应树脂具有较好的流动性，这简化和缩短玻璃纤维织物灌注或浸透，即使纤维压缩密实。这也使得实现较长流动通道和较复杂的几何模具截面更加容易。实际充模时间低至3h或更少，这取决于树脂温度。4低热反应和极小收缩聚氨酯系统固化化学反应产生较少热量

5、。即使在120mm厚的部件中观察不到内部热破坏。这就意味着固化时不需要内部冷却，简化了工艺管理。聚氨酯系统凝固也比环氧树脂和其它树脂快，使得显著降低目前每片叶片循环周期(大约16～24h)成为可能，因此，明显提高了生产率。这是非常重要的，因为叶片生产占风机总成本的四分之一。5优异的长期动态疲劳强度新型聚氨酯树脂很好地粘附在玻璃纤维上，具有良好的纤维／基体粘结，有助于聚氨酯复合材料优异的机械性能和动态特性。通常固化聚氨酯灌注树脂在纤维方向和垂直纤维方向具有优异的拉伸、压缩和弯曲强度，也具有良好的压缩弹性模量和拉伸弹性模量。例如，垂直纤维方向拉伸测试时

6、，环氧树脂失效更早，因为它相对较脆，易撕裂。相比之下，聚氨酯树脂更加柔韧，未显示在环氧树脂拉伸钡4试中常见的膪陛断裂(见图1)o因此，在类似的负载情况下未出现过早的层压破坏。聚氨酯树脂优异的长期动态疲劳强度特别值得一提。根据DIN50100(W6hler试验)，纤维方向的疲劳测试中，证明了比标准环氧树脂更强、长期疲劳更稳定，即使在一百万次负载周期后(见图2)。与拜耳材料科学合作，研究和定制可控制造技术，因而具有恒定的充模工艺。技术重点包括原材料非常细致地脱泡和精确地计量混合技术，聚氨酯原材料组分异氰酸酯和多元醇能够连续、无气泡和按需混合。这样，在灌

7、注过程中通常提供同等质量的聚氨酯反应树脂。这就意味着充模工艺固定，灌注时间可重复。在灌注过程中也能控制灌注速度和压力。图3风力发电站((JECComposites)July2013，No．84：49—50)专利名称：一种带有厚壁不锈钢接头的玻璃钢内衬不锈钢复合管专利申请号：CN201120045055．6公开号：CN201909119U申请日：2011．02．22公开日：2011．07．27申请人：天津市雪琰管业有限公司一种带有厚壁不锈钢接头的玻璃钢内衬不锈钢复合管。其包括内衬层、加强层和两个厚壁不锈钢接头；其中内衬层为薄壁不锈钢管；加强层设置在内

8、衬层的外部，其由玻璃钢材料制成，两端突出在内衬层的外部，并且突出部位的内圆周面向内凹陷而形成一个凹环；而两个厚壁不锈钢接头