四川東樹技術質量部副部長周百能：《大型海上風電葉片用環氧樹脂（二）》

 

　　以下為演講實錄：

 

　　各位風電界的領導，非常高興能有機會跟大家介紹一下。我的報告分四部分：

 

　　首先介紹第一部分——海上風電機組的發展。這幾年我國的新增裝機容量在20GW左右，2014年起全球每年的裝機容量穩定在50GW左右，海上風電出現了快速增長，特別是我國增長速度特別快，年增長率達到了50%。和陸上風電葉片廠相比，海上風電葉片有一些顯著特點：首先是大尺寸，海上風電葉片尺村一般會超過60米，一種比較典型的大型海上風片葉片的設計，主要是采用傳統的玻璃纖維制造的，有的采用雙梁，就是主梁加副料，會選擇碳纖維來制造。

 

　　我們知道碳纖維是密度比較輕，需要高強度和高模量，碳纖維主要表現是織物比較小的空隙率，碳纖維主梁比較厚，能達到120以上，此外碳纖維有一個不足就是表面成惰性，碳纖維不太容易與樹脂形成一個強有力的結合，碳纖維的不足就需要環氧樹脂的特性來進行一個補充。

 

　　下面介紹第二部分，環氧樹脂的性能。我們為什么會選擇260E這個體系，從產品的結構、灌注實驗、可使用時間、力學實驗進行一個全面綜合的介紹。市面上的一些所謂環氧樹脂固化劑添加量，一般會比較小。第二個變化這種固化劑容易獲得一個很好的降低密度，會帶來性能上的一些顯著的變化。材料的結構決定的材料的性能，結構上的變化必然會帶來性能上的改變。

 

　　我們首先看一下黏度，從曲線上可以看出來，206E增加會比較緩慢一些，主要為了彌補碳纖維孔隙率少的不足。接下來介紹一下可使用時間，206E可使用時間室溫下會明確長于標準體系，意味著206E可以在提高溫度的條件下進行灌注，比如在40度下灌注，可以進一步降低粘度，提高灌注效率，這是標準體系所無法達到的。

 

　　是不是它具有一個很高的活化能，就意味著它固化速度非常慢？我們做了一個固化速度的測試，這是固化的一個變化，發現206E在70度下固化，測試Tu隨固化時間的變化，206E比標準固化速度更快，這樣可以節約灌注時間和固化時間。我們如果在30度下固化4個小時，70度再固化4個小時，可以發現206E固化時間明確更快，但是我們調整一下固化溫度，這時候就不會有明顯差異。我們在實驗室用206E灌注了150層碳纖維，用了140分鐘，表面放射溫度是70度，符合標準。這次實驗沒有刻意降低放射溫度。

 

　　我們發現206E拉伸長度和彎曲長度都要高于標準體系，前面談到了這是206E具有很高的密度所導致的。我們還從韌性角度進行了一個分析，發現206E韌性略低于標準體系。測試和比較了CF2的性能，也有2%和5%的提升。

 

　　接下來是300E的環氧樹脂性能，我們還是從產品結構、可使用時間和固化速度、本體力學性能進行討論。通過實驗我們發現無論是有促進劑還是沒有促進劑，固化劑都會參與到反應中。

 

　　固化速率，我們用溫度掃描的方法來測試來看固化速率，溫度掃描從50度掃描到220度。首先在50度讓它快速升高到140度，在140度下等溫，發現300E也是最快進行了發熱，大概在不到兩分鐘時間，就完成了放熱，從理論上300E在兩分鐘就可以完成固化的過程。

 

　　最后做一個簡單的總結，今天探討了兩種環氧樹脂體系，結構上具有自聚，更低的粘度，更長的操作時間，解決大尺度纖維主梁灌注問題。碳纖維環氧樹脂適合于長時間使用。最后是我們公司的使用情況，我們公司隸屬于東方電器集團公司，DEC總部位于成都，是世界上最大的發電設備制造商。東方電器涉及到各種發電設備，分兩種材料——金屬材料和非金屬材料，非金屬材料主要是聚合物材料，集團公司在風電行業的優勢，致力于為客戶帶來價值，謝謝大家。

 

　?。òl言由現場速記整理，未經本人審閱）