第四屆中國國際風電復(fù)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(fù)材行業(yè)的精英參加了本屆盛會。上午的開幕式結(jié)束之后,高峰論壇分別設(shè)置了新材料、新技術(shù)專場,設(shè)計運維優(yōu)化專場,新產(chǎn)品發(fā)布會專場,技術(shù)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。
南京海拓復(fù)合材料有限責任公司董事長、總經(jīng)理包兆鼎在新材料、新技術(shù)專場做了題為《葉片主梁用高性能拉擠板材與高韌性粘接膠的研究》的演講。以下為演講內(nèi)容實錄:
南京海拓復(fù)合材料有限責任公司董事長、總經(jīng)理包兆鼎
一、海拓簡介
海拓主要做兩大類產(chǎn)品:一是高性能的樹脂配方體系,主要是做環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠,2010年進入風電領(lǐng)域;二是做高性能拉擠復(fù)合材料,我們有一些配方的改進,可以滿足葉片的需求,包括碳纖維和環(huán)氧拉擠、和聚氨酯拉擠等。應(yīng)用領(lǐng)域在風電發(fā)電、光伏發(fā)電,土木工程是海拓的傳統(tǒng)產(chǎn)品,LCD電子產(chǎn)品也開發(fā)了很大的用量。2017年我們和國內(nèi)的相關(guān)企業(yè)合作在土木工程領(lǐng)域應(yīng)用的一些結(jié)果。同時我們也參與編寫了風電相關(guān)的環(huán)氧樹脂的相關(guān)標準。
二、葉片主梁用高性能拉擠板材的研究
從真空灌注的工藝來看和拉擠灌注工藝看,真空灌注的模具是定制化,其次纖維含量最多只做到55%,鋪層易出現(xiàn)褶皺,形成缺陷。而它用拉擠工藝可以通用型號模具,拉擠出產(chǎn)品可自由拼接,同時拉擠含量高,纖維含高最高可以做到73%,缺陷比較少,可以進行工業(yè)化的生產(chǎn),產(chǎn)品性能可靠,拉擠也是復(fù)合材料制備工藝里自動化程度比較高的工藝,所以綜合成本比較低。
在這里看來,因為碳纖維的高模量,我有個想法,這幾年在開發(fā)方面我們也遇到一些想法了。葉片的主梁更多的是剛度設(shè)計。對于碳纖維來說,碳纖維的種類很多,有中模、高模等,如何滿足高效能的材料,碳纖維的材料國產(chǎn)化也是非常有意義的事情。去年在杭州風電碳纖維專委會成立上這也是一個值得探討的話題。
(一)不同玻璃纖維拉擠復(fù)合材料的力學(xué)性能對比。玻璃纖維和真空灌注主要是看縱向拉伸強度,它是在75Gpa,包括E8模量是68-78,聚氨酯模量更高,可能還會增加一點。纖維含量越高,對復(fù)合材料的疲勞性能要做判斷。可能纖維含量過高,對整個疲勞性能會有下降,這也要做更多的工作。
(二)不同碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能對比。現(xiàn)在我們已經(jīng)把國產(chǎn)化的24kg的含量已經(jīng)做大規(guī)模的應(yīng)用,這是拉伸的模量可以做到168-170。纖維體積含量動力板最高可以做到72%,它的疲勞性能會有所下降。
(PPT圖示)這是和灌注工藝和碳纖維的對比。
(三)撥通基體樹脂拉擠特性對比。不同的樹脂來看,這里只是相對值。不飽和聚酯成本較低,乙烯基和聚氨酯差不多,聚氨酯的優(yōu)勢、成本和層間性能確實很高,速度也很快,但目前來說,它連續(xù)化穩(wěn)定的持續(xù)生產(chǎn)程度是7-15天,但我認為這是一個非常有前景的產(chǎn)品。未來環(huán)氧樹脂的拉擠相對比較成熟,我認為成熟的產(chǎn)品對現(xiàn)有的葉片還是很有價值。我們針對了乙烯基和環(huán)氧樹脂做了一些,通過乙烯基的配方改進,已經(jīng)在我們的產(chǎn)品做了改進。
(四)拉擠葉片主梁板關(guān)鍵指標。未來葉片使用有幾個因素需要注意:一是直線度控制技術(shù)。未來葉片了可能是三四十米甚至更長,而拉擠的直線度控制不了是非常大的難題。國內(nèi)已經(jīng)有一兩家在做,最開始做的企業(yè)損失了2000多萬,就是因為直線度的影響。直線度和纖維恒張力、模具設(shè)計、脫模布的包袱、牽引加持等等,我覺得拉擠板要解決低成本高效率的問題。
(PPT圖示)這是南亞第一大橋,也是全球碳纖維在工程領(lǐng)域最大的項目,這是用中模量的纖維,這是孟加拉的世界銀行項目。
(PPT圖示)這是我們的朔黃的項目。用了50噸的碳纖維。這是我們在風電基礎(chǔ)承臺加固應(yīng)用。(PPT圖示)這是碳纖維把環(huán)向代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋。(PPT圖示)這是我們在一些工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。我們從2012年開始做這個產(chǎn)品,這個產(chǎn)品每根長度是3.3米,但直線度偏差不大于1mm,最早用是日本的纖維,現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)化,所以我們已經(jīng)解決了國產(chǎn)工藝差。(PPT圖示)這是我們開發(fā)的主梁產(chǎn)品,包括玻纖主梁產(chǎn)品,已經(jīng)在國內(nèi)葉片上面做一些評價和試制。
三、高韌性膠粘劑的簡介
(一)Lica-600膠粘劑的介紹。膠的性能不過多介紹,本身這個膠的疲勞性能測試已經(jīng)滿足要求,我們做了1000萬次的疲勞,平均1.7Gpa,測試頻率是在30HZ情況下,1000萬次之后沒有破壞。
(二)高韌性膠粘劑性能研究。這是我們做的膠粘劑,為了考證大葉片的問題,基本上是120-到200分鐘,靠沖擊性能提高在現(xiàn)有程度上得到很大的提升。
(三)施工工藝質(zhì)量改善。我們在開發(fā)葉片過程中,膠做得好,用不好也沒有用,所以我們和國內(nèi)生產(chǎn)開了正像打膠設(shè)備,因為打膠對填料的性能影響和流變都有很大的關(guān)系。(PPT圖示)這是用之前。現(xiàn)在在線涂膠用雙泵系統(tǒng),用柱塞泵和齒輪泵或者螺桿泵和齒輪泵,這個已經(jīng)在中材九泉得到了應(yīng)用。這是前年我們在金風申請了全球質(zhì)量產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新項目。這是線上應(yīng)用的塑形情況非常好。
(四)總結(jié)。非常感謝這些年進入風電產(chǎn)業(yè)之后,在中材科技和金風科技等大力支持下,我們做了一些工作,今后希望得到更多在座企業(yè)的大力支持。
(內(nèi)容來自現(xiàn)場速記,未經(jīng)本人審核)