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CWPC2018新材料、新技術：上偉碳纖維復合材料有限公司洪金旭——《不同工藝碳纖維復合材料在風電葉片主梁上應用的對比分析》

2018-03-30 來源：東方風力發(fā)電網(wǎng)作者：御風者瀏覽數(shù)：1536

第四屆中國國際風電復合材料高峰論壇（CWPC2018）于2018年3月30日上午在江蘇省阜寧縣天鵝湖大酒店隆重召開，來自海內外的200多個企業(yè)、600多余位風電行業(yè)、復材行業(yè)的精英參加了本屆盛會。上午的開幕式結束之后，高峰論壇分別設置了新材料、新技術專場，設計運維優(yōu)化專場，新產(chǎn)品發(fā)布會專場，技術工藝創(chuàng)新專場，產(chǎn)業(yè)鏈對話專場等多個專場，將呈現(xiàn)大量精彩內容。

　　上偉碳纖維復合材料有限公司洪金旭在新材料、新技術專場做了題為《不同工藝碳纖維復合材料在風電葉片主梁上應用的對比分析》的演講。以下為演講內容實錄：

上緯碳纖維復合材料有限公司洪金旭

　　我們是上緯集團和臺塑集團合作，主要產(chǎn)品有碳纖維復雜，主要用在風力葉片和風力大輪上。我們公司已經(jīng)成立二十多年，公司主要有三個事業(yè)部：上緯新材料主要是在環(huán)保材料和風力葉片；二是上緯新能源，主要是海上風場的開發(fā)和運營；三是上緯碳纖維復合材料，主要是碳纖維復合材料。

　　另一位股東是臺塑公司，它可以提供各種規(guī)格的碳纖維。

　　一、SWANCOR碳纖維灌注樹脂解決方案

　　這里使用的是上緯新材料所開發(fā)的2515的灌注樹脂。相對傳統(tǒng)的灌注樹脂，上緯開發(fā)的灌注樹脂有更優(yōu)越的性能，（PPT圖示）這是灌注膠的力學性能表。

　　我們公司在2013年使用2515的樹脂，配合投后的2545的編織布進行灌注，這和其他客戶拿到的關注力學性能。上緯新材料有專業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力，可以根據(jù)客戶和市場需求進行樹脂開發(fā)。

　　二、碳纖維預浸料解決方案

　　介紹的是上緯高客重的預浸料的材料。我們具備預浸料開發(fā)和復合開發(fā)能力，客戶使用的時候不用再使用導氣網(wǎng)。

　　我要特別介紹上緯新材料公司引進的印碼的絲料。因為夾具可以防止試片的斷裂，可以提高壓縮成果，我們也很樂意協(xié)助客戶做一些測試，保證客戶得到準確性能的產(chǎn)品值。

　　我們加入導氣網(wǎng)之后，導氣網(wǎng)恢復因為預浸料發(fā)生彎曲，但由于加入了碳纖維，所以90度的拉伸強度會得到明顯的提升。我們預浸料有兩種一個是85度兩小時的固化一種是120度的固化，我們通過驗證，可以在測溫曲線上可以發(fā)生最熱的是在靠近模具的位置。

　　三、碳纖維拉擠板材

　　拉擠工藝主要是對纖維和樹脂供應系統(tǒng)所處環(huán)境進行嚴格的溫度和濕度控制，使功德過程穩(wěn)定和不受環(huán)境因素影響，在夾槽會比較穩(wěn)定，不會受環(huán)境的影響。

　　接下來，整個生產(chǎn)過程是通過牽引設備履帶式牽引，經(jīng)過后面的后固化烘箱進行完全的固化，最后通過完全的復合材料的數(shù)控控制可以得到數(shù)據(jù)。最后是通過收卷設備收卷起來便于客戶進行使用。客戶拿到材料是放卷然后再切、打磨，初期客戶可能沒有這些設備，我們可以協(xié)助客戶做定廠的裁切和打磨，送到客戶端，客戶可以直接使用。

　　目前我們除了環(huán)氧系統(tǒng)之外，還有乙烯基的系統(tǒng)，除了碳纖維還有玻璃纖維的板材。

　　（PPT圖示）這是國外客戶的需求開發(fā)的波的板材，這是力學性能的樹脂表。由于玻板的性能比較好，但比較性能是相對比較差的。

　　（PPT圖示）這邊報告是碳板的部分，這是我們完成的第三方測試數(shù)據(jù)。包括了微型剪切、零度剪切、彎曲的數(shù)據(jù)。

　　除了針對碳板的力學性能測試還關注工藝。我們做了兩塊碳板對比之后的力學性能測試，對接之后90度拉伸強度是32，拉伸剪切、零度剪切等基本上力學性能還比較好，樣片破壞之后是承接碳板本身而不是對接的地方，可以說碳板可以有很好的承接結合結果。

　　（PPT圖示）這一頁是把關注后的碳板進行拉疲勞測試。通過在兩個碳板之間加上導流的織物，通過碳板樹脂灌注之后，斜率是43.48，體現(xiàn)了碳纖維的優(yōu)質性能。

　　四、不同工藝方案的對比分析

　　接下來我們不同的功能進行對比。（PPT圖示）這是上半部分灌注工藝的部件可以看到上面有附樹脂區(qū)，下半部分展現(xiàn)出來是比較良好的均一性，但還是有一層一層的承接界面。因為碳纖維戲曲之后，除了會讓模量下降，也會導致壓縮程度明顯的降低。有研究顯示說當排布發(fā)生偏差之后，強度會明顯下降。從兩者可以看出，灌注量和纖維量需要很好的預制度，這樣才能還好的程度。

　　（PPT圖示）這是三種工藝的力學性能對比。從性能對比表可以看出，拉擠板有很好的強度，這主要是因為它有最好的纖維體積。

　　（PPT圖示）這一頁說明的是灌注工藝。要特別說明的是相對玻璃纖維的灌注，碳纖維有更好的工藝。這是預浸料的工藝更好，但它需要更高的溫度，所以需要更高的成本。經(jīng)過反復的摸索，我們公司已經(jīng)具備根據(jù)客戶定制的碳板灌注能力。可以用預制梁的方式和液體灌注。

　　（PPT圖示）這是成本的比較，我們只針對原材料的單位成本進行比較，可以看出拉擠碳板有比較高的成本優(yōu)勢。經(jīng)過一些和客戶討論，在56.8米的時候，成本是58.6，可以減少成本2噸以上，國外的技術可以減到4噸以上。

　　（PPT圖示）這是灌注、預浸料和拉擠板材的比較優(yōu)勢，我們認為拉擠碳板比較有性能成本優(yōu)勢。

　　五、結論與展望

　　通過三種不同的成型工藝成的碳纖維符合的對比分析，拉擠碳板具有最高的力學強度和模量，材料的成本最比上也是拉擠碳板更具市場競爭。這就需要整機廠、葉片廠和制造商一起合作。謝謝各位！

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