复合材料在风电叶片制造领域的应用和未来发展

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1、复合材料在风电叶片制造领域的应用和未来发展高国强中材科技风电叶片股份有限公司2015年7月提纲一、复合材料在风电叶片中的应用二、复合材料风电叶片制造工艺和典型结构三、复合材料在风电叶片中应用的未来发展一、复合材料在风电叶片中的应用复合材料叶片朝大型化、轻量化、高效率、低成本化方向发展一、复合材料在风电叶片中的应用蒙皮主梁叶根蒙皮：双轴玻纤，轻木，PVC腹板主梁：单向织物（UD）叶根：双轴织物，三轴织物腹板：双轴织物，PVC大型风电叶片复合材料结构示意图一、复合材料在风电叶片中的应用大型风电叶片中使用的5种主要原材料树脂基体：

2、环氧树脂，乙烯基树脂增强材料：玻璃纤维（E玻纤，高模玻纤），碳纤维结构芯材：PVC，BlBalsa轻木粘接胶：环氧粘接胶，聚氨酯粘接胶涂料：聚氨酯涂料一、复合材料在风电叶片中的应用环氧树脂具有良好的力学性能，耐化学腐蚀性能和尺寸稳定性，是目前大型风电叶片真空灌注成型首选树脂。风电叶片真空灌注环氧树脂主要供应商：迈图、上纬、东汽树脂混合后粘度：300—400mPaS典型树脂浇注体性能检验项目测试数据检验项目测试数据拉伸强度MPa74弯曲强度MPa108拉伸模量GPa3.06弯曲模量GPa3.09冲冲强度击强度KJ/m272.9

3、体积收缩率5.11%一、复合材料在风电叶片中的应用E玻纤和高模玻纤常用玻纤织物的结构形式包括：单向织物双轴织物三轴织物E玻纤和高模玻纤纤维自身材料性能列表E玻纤测试数据高模玻纤测试数据拉伸强度MPa24652696拉伸模量GPa8391.58拉伸应变3.12%一、复合材料在风电叶片中的应用真空灌注工艺玻纤增强环氧树脂复合材料性能对比E玻纤测试数据高模玻纤测试数据单向拉伸强度MPa9491168织物拉伸模量GPa43.546.34弯曲强度MPa977弯曲模量GPa34.1一、复合材料在风电叶片中的应用真空灌注工艺玻纤增强环氧树

4、脂复合材料性能对比0度方向测试数据45度方向测试数据双拉伸强度MPa101577轴拉伸模量GPa13.227.0织压缩强度MPa114446物压缩模量GPa12.228.8断裂延伸率6.752.61试样玻纤质量含量：72.3%（玻纤体积含量：54.4%）一、复合材料在风电叶片中的应用常用的结构泡沫对结构泡沫的技术要求：抗压缩强度高；吸胶量低；热稳定性好；Balsa轻木PVC需要有适宜树脂流动的沟槽、孔结构；工艺切口，利于铺放时随型。PETHPE一、复合材料在风电叶片中的应用Balsa轻木技术要求:序号测试项目单位值

5、测试方法及标准ISO8451标准密度kg/m3150±22.5（测整板样品：1220*610mm）GB/T8813‐20082压缩模量EGPa≥1ycISO844:2004GB/T8813‐20083压缩模量E和EMPa35‐120yczcISO844:20045剪切模量G和GMPa≥70ISO1922xyxz含水率%＜12——Balsa轻木的缺点：密度高；天然生长，生长过程产生的缺陷容易进入到产品中，影响复合层质量。一、复合材料在风电叶片中的应用PVC结构泡沫技术要求标称值序号材料单位标准PVC60PVC80剪切模量MPa

6、≥ 15≥ 23ISO1922剪切强度MPa≥ 0.6≥ 0.90ISO1922压缩弹性模量MPa≥ 45≥ 65ISO844压缩强度MPa≥0650.65≥101.0ISO844热稳定性（120℃等温30（%）≤5≤5分钟，体积变形率）二、复合材料风电叶片制造工艺和典型结构用于大型风电叶片制造典型工艺路线：1、主梁、腹板预制件+真空灌注成型+上下蒙皮、腹板对模粘接2、腹板预制件++真空灌注成型+上下蒙皮、腹板对模粘接3、叶根缠绕成型+主梁预浸料真空袋压成型+腹板、叶根缠绕+组件粘接4、一体化灌注整体成型二、复合材料风电叶片

7、制造工艺和典型结构路线1：主梁、腹板预制件+真空灌注成型+上下蒙皮、腹板对模粘接蒙皮铺层合模粘接二、复合材料风电叶片制造工艺和典型结构路线2：腹板预制件++真空灌注成型+上下蒙皮、腹板对模粘接二、复合材料风电叶片制造工艺和典型结构路线3：叶根缠绕成型+主梁预浸料真空袋压成型+腹板、叶根缠绕+组件粘接缠绕叶根叶根、腹板和蒙皮粘接二、复合材料风电叶片制造工艺和典型结构路线2：一体化灌注整体成型纤维铺层上模二、复合材料风电叶片制造工艺和典型结构大型风电叶片典型结构形式工字梁结构双梁双腹板结构单梁双腹板结构二、复合材料风电叶片制造工

8、艺和典型结构箱型梁结构，主梁和腹板组装在一起轻木或者结构泡沫夹芯玻纤增强环氧胶粘剂树脂蒙皮箱型梁结构风电叶片剖面结构二、复合材料风电叶片制造工艺和典型结构主梁设计主梁位置主梁宽度主梁厚度设计目标—等强度理论二、复合材料风电叶片制造工艺和典型结构风电叶片叶根设计和校核叶根螺栓套预制件三