CWPC2020：四川東樹李文可——《大大型風(fēng)電葉片用環(huán)氧膠黏劑》

　　2020年8月6日，第六屆中國國際風(fēng)電復(fù)合材料高峰論壇于浙江省桐鄉(xiāng)市振石大酒店召開，本屆高峰論壇的主題為“提質(zhì)增效，海陸并舉，迎戰(zhàn)平價(jià) ”。

 

　　主旨發(fā)言中，四川東樹新材料有限公司研發(fā)工程師李文可做了題為《大型風(fēng)電葉片用環(huán)氧膠黏劑》的演講。以下為發(fā)言實(shí)錄：

李文可↑
 

　　尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，各位來賓，大家下午好！

 

　　（PPT圖示）這些是風(fēng)電葉片用環(huán)氧性能指標(biāo)，如此多的項(xiàng)目對用戶來講，無論是做材料的篩選還是質(zhì)量的控制難度非常大，如果想做到面面俱到工作量非常大。從開發(fā)者的角度來講，我們認(rèn)為重點(diǎn)關(guān)注哪些性能？首先是工藝性能，比如加熱條件下快速地固化。力學(xué)性能方面，需要有良好的韌性，良好的粘貼性和耐疲勞性能。

 

　　從材料開發(fā)角度出發(fā)闡述我們的見解和看法。

 

　　首先是成本和減重相關(guān)，首先是密度，無論是常規(guī)膠還是低密度膠，我們都在努力降低重量。

 

　　關(guān)于開放時(shí)間，膠混合之后，溫度大大提升，黏度也上升，隨著膠面在空氣中暴露時(shí)間的延長，剪切強(qiáng)度呈現(xiàn)下降的趨勢，我們定義為10%。

 

　　開放時(shí)間受到哪些因素的影響？

 

　　（PPT圖示）這是最重要的反應(yīng)，國內(nèi)外很多研究人員正在研究，進(jìn)行深入的探討，希望通過模型能夠準(zhǔn)確地描述反應(yīng)的過程，有文獻(xiàn)報(bào)道，關(guān)于擴(kuò)增控制Arrhenius方程可以描述反應(yīng)率。我們希望借助該模型預(yù)測開放時(shí)間。剪切強(qiáng)度下降10%的時(shí)候，把固化度代入到模型中，預(yù)測不同溫度下的開放時(shí)間。結(jié)果我們與實(shí)際的測試數(shù)據(jù)相比，實(shí)際測和理論值不相符，往往理論值比實(shí)際測試長一些，這到底是什么原因？我們進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)相同溫度下不同濕度情況下，開放時(shí)間與濕度關(guān)聯(lián)度比較大，濕度越大，開放時(shí)間就越短。

 

　　（PPT圖示）右邊的圖，對比得是50%和80%兩種濕度水平下剪切時(shí)間的變化曲線，可以明顯地看到這點(diǎn)。

 

　　濕度又是如何影響開放時(shí)間的？發(fā)現(xiàn)在空氣中暴露過重，除了毒反應(yīng)之外還有副反應(yīng)，副反應(yīng)是空氣中的水分和二氧化碳和固化劑發(fā)生反應(yīng)，主要是氨基甲酸鹽。比較典型的方法是在固化劑方面引入其他的成分，提高水分和二氧化碳與固化劑接觸難度。這樣只是在一定程度上去減少副反應(yīng)的發(fā)生，從根本上來講，固化劑和本質(zhì)的特性沒有辦法改變，所以副反應(yīng)只能是減少影響，而無法根本上消除。

 

　　正是由于副反應(yīng)的存在，我們無法通過用模型準(zhǔn)確地預(yù)測開放時(shí)間。于是我們采用了比較直接有效的辦法，在不同的溫度不同濕度條件下測剪切的變化曲線，由此為下一個(gè)客戶使用提供一個(gè)參考數(shù)據(jù)。一般剪切線實(shí)際操作中開放時(shí)間不超過90分鐘，尤其關(guān)注高溫高濕的極端環(huán)境，用戶只需要在極端環(huán)境下做關(guān)注就可以了。

 

　　關(guān)于固化速度，這時(shí)候已經(jīng)是加熱固化的過程中，這樣的情況下，Kamal模型預(yù)測結(jié)果相對良好，對模型預(yù)測來講用戶用起來不太方便，只需要參考說明書中的時(shí)間，70度下固化時(shí)間大概3個(gè)小時(shí)。

 

　　關(guān)于觸變性能，環(huán)氧樹脂接近于牛頓流體。觸變性帶來的好處是實(shí)現(xiàn)立面的堆高，儲(chǔ)存的穩(wěn)定性，并且在涂膠過程中易于加工。但是，觸變性有這么多好處，是否可以無限制追求高觸變？答案是否定的。過多追求觸變性的話要大量引入觸變劑，會(huì)出現(xiàn)問題，比如展向裂紋以及氣泡。作為一個(gè)對新材料開發(fā)角度來講，我們希望從材料本身的性能優(yōu)化角度做一些事情，希望能提高材料的性能。

 

　　為此我們研究人員想到一個(gè)辦法，做了一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)，將方塊放在切割的環(huán)境中進(jìn)行固化，左邊加了足量的觸變劑，右邊也加了觸變劑，只是室內(nèi)固化。下面沒有加觸變。通過觀察發(fā)現(xiàn)，如果體系中有過量觸變劑，在加熱的情況有可能導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)。也就是說，裂紋出現(xiàn)與觸變和發(fā)熱都有關(guān)系，所以我們在設(shè)計(jì)的時(shí)候，對觸變性能、放熱和抗裂紋三者之間達(dá)到平衡。

 

　　（PPT圖示）關(guān)于增韌，提到環(huán)氧體系就要提到增韌，因?yàn)榄h(huán)氧比較脆，這是典型的特點(diǎn)。我們通過適當(dāng)?shù)脑鲰g方法。常見的增韌有橡膠增韌，比如核殼粒子等等。

 

　　（PPT圖示）這是增韌之后的效果，綠色是常規(guī)膠產(chǎn)品，藍(lán)色是低密度高韌性的產(chǎn)品，常規(guī)膠的延伸率是3%以上，低密度是6%左右，沖擊性能，常規(guī)產(chǎn)品在30%左右，低密度高韌性達(dá)到60%左右。

 

　　關(guān)于粘接性，我們收集了市場上主流產(chǎn)品性能指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行了對比，目前粘接性大概都在同一水平線上，比如3毫米的剪切，強(qiáng)度在20Gpa左右，有專家說，我們測的數(shù)據(jù)更高一些，當(dāng)然這和方法工藝有一定的關(guān)系。

 

　　（PPT圖示）關(guān)于疲勞性能，我們測了兩種方式，第一種是單密度大剪切，第二是雙密度。第一種測的M值是8左右，第二種M值12左右。

 

　　我們和市面上主流產(chǎn)品形成對比，我們的產(chǎn)品和目前市場主流基本指標(biāo)一致。

 

　　應(yīng)用方面，在穩(wěn)步推進(jìn)的階段，60米以下的葉片正成熟的應(yīng)用，70米以上的產(chǎn)品正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

 

　　我的報(bào)告到這里，謝謝大家！

 

　　（內(nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核，如有不妥請聯(lián)系修改）