风电叶片材料

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1、风电叶片材料(一)：不饱和树脂1．不饱和聚酯树脂的定义人类最早发现的树脂是从树上分泌物中提炼出来的脂状物，如松香等，这是“脂”前有“树”的原因。直到1906年第一次用人工合成了酚醛树脂，才开辟了人工合成树脂的新纪元。1942年美国橡胶公司首先投产不饱和聚酯树脂，后来把未经加工的任何高聚物都称作树脂。但是早就与“树”无关了。树脂又分为热塑性树脂和热固性树脂两大类。对于加热熔化冷却变固，而且可以反复进行的可熔的树脂叫做热塑性树脂，如聚氯乙烯树脂（PVC）、聚乙烯树脂（PE）等；对于加热固化以后不再可逆，成为既不溶解，又不熔化的固体，叫做热固性树脂，如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。“聚

2、酯”是相对于“酚醛”“环氧”等树脂而区分的含有酯键的一类高分子化合物。这种高分子化合物是由二元酸和二元醇经缩聚反应而生成的，而这种高分子化合物中含有不饱和双键时，就称为不饱和聚酯，这种不饱和聚酯溶解于有聚合能力的单体中（一般为苯乙烯）而成为一种粘稠液体时，称为不饱和聚酯树脂（英文名UnsaturatedPolyesterResin简称UPR）。因此，不饱和聚酯树脂可以定义为由饱和的或不饱和的二元酸与饱和的或不饱和的二元醇缩聚而成的线型高分子化合物溶解于单体（通常用苯乙烯）中而成的粘稠的液体。2．不饱和聚酯树脂的特性不饱和聚酯树脂是一种热固性树脂，当其在热或引发剂的作用下，可固化成为一种不

3、溶不融的高分子网状聚合物。但这种聚合物机械强度很低，不能满足大部分使用的要求，当用玻璃纤维增强时可成为一种复合材料，俗称“玻璃钢”（英文名FiberReinforcedPlastics简称FRP）。“玻璃钢”的机械强度等各方面性能与树脂浇铸体相比有了很大的提高。以不饱和树脂为基材的玻璃钢（UPR-FRP）具有以下特性：1）耐腐蚀性能良好UPR-FRP是一种良好的耐腐蚀性材料，能耐一般浓度的酸、碱、盐类，大部分有机溶剂、海水、大气、油类，对微生物的抵抗力也很强，正广泛应用于石油、化工、农药、医药、染料、电镀、电解、冶炼、轻工等国民经济诸领域，发挥着其他材料无法替代的作用。2）轻质高强FRP

4、的密度为1.4-2.2g/cm3，比钢轻4-5倍，而其强度却不小，其比强度超过型钢、硬铝和杉木。这对于航空、航天、火箭、导弹、军械及运输等需要减轻自重的产品具有非常重要的意义。例如波音747喷气客机在主要结构上应用的FRP部件达2.2吨，有效地节省了飞机燃料，提高了航速，延长了续航时间，增加了有效载荷。见表1。表1UPR-FRP与其他材料的性能材料相对密度（g/cm3）极限拉伸强度（Mpa）比强度　（×103cm）拉伸弹性模量（Gpa）比模量（×103cm）UPR-FRP1.5-1.73522076.619.71115.9钢7.88801128.2204.16261.7硬铝2.8457.

5、61634.270.4251.4杉木0.570.41408.09.86197.21）电性能优异UPR-FRP绝缘性能极好，在高频作用下仍能保持良好的介电性能。它不反射无线电波，不受电磁的作用，微波透过性良好，是制造雷达罩的理想材料。用它制造仪表、电机、电器产品中的绝缘部件能提高电器的使用寿命和可靠性。见表2。表2UPR-FRP的介电性能体积电阻率（Ωcm）介电强度（KVmm-1）介电常数（60Hz）功率因数（60Hz）耐电弧性（S）1012～101415-203.0-4.40.0031252）独特的热性能UPR-FRP的导热系数为0.3-0.4Kcal/（m·h·℃），只有金属的1/10

6、0-1/1000，是一种优良的绝热材料，用其制成的门窗是第五代新型节能建材。另外，FRP线胀系数也很小，与一般金属材料接近，所以FRP和金属连接不致受热膨胀产生应力，有利于其与金属基材或混凝土结构粘接。3）加工工艺性能优异UPR的加工工艺性能优异，工艺简单，可一次成型，既可常温常压成型，又可以加温加压固化，而且在固化过程中无低分子副产物生成，可制造出比较均一的产品。由于其工艺性能优异，近年来已被广泛用于制作工艺品、仿大理石制品、聚酯漆等非玻璃纤维增强型材料。4）材料的可设计性好UPR-FRP是以UPR为基体，以玻璃纤维为增强芯材的复合材料，二者经过一次性加工成型为最终形状的制品。所以FR

7、P不仅仅是一种材料，同时也是一种结构。所谓可设计性包含两方面内容：（a）功能设计；通过选择合适的UPR和玻璃纤维可以制成具有各种特殊功能的FRP制品，如：可以制成耐腐蚀的产品；可以制成耐瞬时高温的产品；可制成透光板材；可制成耐火阻燃制品；可制成耐紫外线制品……（b）结构设计：可以根据需要，灵活地设计出各种产品结构，如玻璃钢门窗、玻璃钢格栅、玻璃钢管、玻璃钢槽、玻璃钢罐等。1）2）3）4）　　任何一种材料都不是万能的，FRP也不例外。