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(nèi)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(nèi)容。
四川東樹新材料有限公司技術質(zhì)量部副部長周百能在新材料、新技術專場做了題為《大型海上風電葉片用環(huán)氧樹脂研究》的演講。以下為演講內(nèi)容實錄：
四川東樹新材料有限公司技術質(zhì)量部副部長周百能
一、公司簡介
我公司隸屬于東方電氣集團公司DEC，DEC總部在成都，是世界上最大的發(fā)電設備制造商之一。DEC的產(chǎn)品涵蓋了水電、火電、核能、風電、燃機、太陽能發(fā)電等等。（PPT圖示）這是DEC的重要證書。DEC是一個全球化的公司，它在超過30個國家擁有超過80項業(yè)務。
我們的母公司汽輪機有限公司DTC，DTC是東方電氣集團公司DEC的關鍵成員之一，DEC的關鍵成員主要是包括了東方汽輪機、東方電機、東方鍋爐、東方風電等等，我們業(yè)務屬于東方汽輪機。DTC也是一家國有高新技術骨干企業(yè)，致力于大型發(fā)電設備的研究、設計和制造。
四川東樹新材料有限公司是東方汽輪機有限公司DTC的全資子公司，是集團公司內(nèi)一家專注于聚合物和復合材料研發(fā)和制造單位。
目前公司在職員工98人，包括兩名博士，15名碩士以及50多名本科生，三十多名人員從事科研工作，10名質(zhì)量經(jīng)理和4名質(zhì)量審計員。
我們公司裝備了2個力學實驗室、1個色譜實驗室、1個熱分析實驗室、1個光譜實驗室等等，我們幾乎涵蓋了聚合物和復合材料分析測試的全部設備。得益于公司良好的設施設備可以開展很多工作，比如說可以研究分子結構和材料性能的相互關系，可以進行制樣方法的改進，可以進行材料應用前的工藝實驗等等。
公司的產(chǎn)品范圍主要包括風電環(huán)氧樹脂系列、太陽能電子漿料系列產(chǎn)品、風電機艙罩和鑄造呋喃樹脂和涂料等產(chǎn)品。我們公司的環(huán)氧樹脂產(chǎn)品主要有DQ200E的環(huán)氧樹脂、DQ230E低黏度環(huán)氧樹脂。DQ260E海上風電葉片用環(huán)氧樹脂、DQ28E模具用環(huán)氧樹脂、DQ220E手糊環(huán)氧樹脂、E240E環(huán)氧膠粘膠劑。
二、海上風電機組的發(fā)展
（PPT圖示）這幾年我國風電新增裝機量的變化，我國風電新增裝機量的2015年達到了峰值，2016-2017年連續(xù)兩年回調(diào)，全球新增裝機量也受到了我國的影響。
與此相對應的是海上風電，海上風電特別是我國增長速度快，增長速率達到了50%，海上風電呈現(xiàn)了良好的發(fā)展勢頭。
海上風電葉片有哪些特別呢？一是大尺寸，海上風電的功率一般都要超過5MW，葉片尺寸一般超過60米，二是碳纖維的普通應用。
海上風電葉片對環(huán)氧樹脂有哪些要求呢？一是低黏度，碳纖維單絲直徑小，更難浸潤；二是可操作時間，葉片大型化要求環(huán)氧樹脂具有更長可操作時間，三是強度，如果有更高的強度的樹脂，可以一定程度上幫助葉片加強環(huán)氧指數(shù)。
三、海上風電環(huán)氧樹脂的性能
下面主要介紹一下我們公司的DQ260E環(huán)氧樹脂性能。很多公司都有這樣的產(chǎn)品，但很少有公司對它的材料結構、黏度、浸潤速度等進行全方位的分析，我們公司做了這樣的公司，今天就把我們公司的研究結構和大家分享。首先是材料結構。一般的標準環(huán)氧樹脂是通過環(huán)氧基團和活化氫經(jīng)過1：1的組合，這種新的環(huán)氧樹脂體系一部分按照左邊的機理進行固化，另一方面按照陰離子聚合進行固化。
具體來說它影響了氧基離子。這樣的結果是樹脂和固化劑之間的關系不能再用環(huán)氧基團和活化氫1：1的比例了。（PPT圖示）這個結構和標準的環(huán)氧樹脂體系有顯著的不同。結構上的不同必然帶來性能上的變化。我們逐一看看性能上的變化。
一是黏度。新的DQ260E體系初始混合黏度低于標準體系，大概低10個百分點。二是黏度隨時間的增長要慢于標準體系，如果黏度降到這個體系，一般45.3葉片灌注時間可以從220min降到200min。
二是接觸較和浸潤速率。我們在接觸角和浸潤角分別滴了DQ260E，用高速的攝像頭進行拍攝，可以發(fā)現(xiàn)DQ260E可以快速的對玻璃纖維進行凈潤。
三是可使用時間。DQ260E在低溫下的使用時間遠長于標準體系，40度下可操作時間也比標準體系長50%。這意味著新的環(huán)氧樹脂體系可以在提高溫度的條件下進行灌注。我們知道提高溫度對黏度的影響非常顯著，如果能把溫度提高40度，樹脂的黏度會進一步降低到100，可以想象對于灌注效率的提升是非常顯著的。這也是標準體系所無法達到的。
四是活化能。我們用固化動力學的方式測試了活化能。DQ260E的活化能要明顯高于標準體系，這也可以解釋為什么在低溫DQ260E具有可非常長的使用時間的原因了。
四是固化速率。高的活化能是不是意味著固化速度比較慢呢？我們用Tg的方法測試了，也就是在70度下固化，測試固化時間的變化。我們發(fā)現(xiàn)DQ260E環(huán)氧樹脂體系Tg更接近了基線體系。也就是說DQ260E環(huán)氧樹脂具有很長的使用時間。這一體系理論上可以幫助客戶節(jié)省時間。
五是放熱溫度。如果在30度下固化4小時，然后70度固化4小時，這時候可以發(fā)現(xiàn)DQ260E的放熱溫度高于DQ200E。結果發(fā)現(xiàn)我們可以通過固化速度強調(diào)固化強度。因為它有很好的膠黏密度。
我們比較了韌性，DQ260E體系韌性要略低于標準體系，這可能是因為膠黏密度大，所以形成的密度大一些。但DQ260E斷裂伸張率超過了5%，是纖維的2倍，是滿足葉片生產(chǎn)的要求。
我們比較了玻璃纖維符合材料的性能。玻璃纖維的符合材料性能大概有3%-5%的提升，雖然提高不是很高，但對葉片減重和提升安全率有很高提升。我們也比較了碳纖維的性能，在0度主要是受纖維的影響，提升并不是很明顯。
我又表征了這個材料的疲勞性能，用的是高墨HUD1240表征DQ260E環(huán)氧樹脂的耐疲勞性能，靜態(tài)強度是1180Mpa，m值是1.12，滿足葉片生產(chǎn)要求。
四、總結
在這項工作中，我們比較了DQ260E環(huán)氧樹脂和標準環(huán)氧樹脂的結構和性能。結構上，DQ260E有部分自聚，更膠黏密度，在性能上，更低的粘度，更長的操作時間，提升葉片生產(chǎn)效率，更好的GFRP和CFRP性能，可以葉片減重和提升安全系數(shù)。
（內(nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核）
