風(fēng)機(jī)葉片真空吸塑成型(VRAM)工藝的研究

　　 摘 要：簡要介紹了一種新型風(fēng)機(jī)葉片成型工藝——真空吸塑成型(VRAM)工藝，并對(duì)適用于該工藝的樹脂體系和復(fù)合材料進(jìn)行了綜述。
0  前  言
　　在樹脂傳遞模塑(RTM)工藝和真空輔助RTM工藝(VARTM)發(fā)展過程中，真空吸塑成型(VRAM)工藝的開發(fā)成功可謂具有里程碑的意義。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅增加了樹脂的傳遞動(dòng)力，而且排除了模具及樹脂中的氣泡和水分，并且為樹脂在模腔中的流動(dòng)打工了通道，形成了完整的通路；更重要的是VRAM工藝完全利用真空，從而有效避免了在RTM和VARTM工藝中因注射產(chǎn)和的強(qiáng)大壓力所引起的沖刷纖維現(xiàn)象的發(fā)生，不但大大降低了成本，而且明顯提高了復(fù)合材料的性能。對(duì)于大尺寸、大厚度的復(fù)合材料制件(尤其是對(duì)于大厚度的船舶、汽車和飛機(jī)等結(jié)構(gòu)件)而言，若采用以往的復(fù)合材料成型工藝，則大型模具的選材難、成本貴且制造十分困難；而采用VRAM工藝則是一種十分有效的成型方法，由該工藝制造的復(fù)合材料制件具有成本低、空隙率小、無需外加壓力、成型過程中產(chǎn)生的揮發(fā)氣體少且最終產(chǎn)品性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且該工藝具有很大的靈活性。
　　環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中含有羥基、醚鍵和活性極大的環(huán)氧基團(tuán)，可與相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學(xué)鍵，因而在復(fù)合材料體系中環(huán)氧樹脂與增強(qiáng)材料間的界面粘接強(qiáng)度較高；另外環(huán)氧基團(tuán)又能在固化劑作用下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，因而且有較高的內(nèi)聚強(qiáng)度；此外，環(huán)氧樹脂體系還具有較高的力學(xué)性能和耐熱性能、良好的工藝性、穩(wěn)定性且固化收縮率小等諸多優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于綜合性能要求較高的領(lǐng)域。
　　因此，環(huán)氧樹脂以其較低的價(jià)格和優(yōu)良的性能，長期以來一直是大型風(fēng)力發(fā)電葉片的首選樹脂，而聚酯樹脂只是葉片長度較短時(shí)才使用。未來葉片材料的發(fā)展趨勢是采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，尤其是隨著功率的增大，要求葉片長度相應(yīng)增加，必須采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
　　1  風(fēng)機(jī)葉片VRAM工藝
　　將VRAM技術(shù)用于大型葉片生產(chǎn)(葉片長度>40m)時(shí)，具有效率高、成本低和質(zhì)量好等特點(diǎn)，是目前國際領(lǐng)先的一種大型構(gòu)件成型新工藝。采用VRAM工藝制備風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)子葉片的工藝流程如圖1所示，由圖1可知，在設(shè)計(jì)好的模具型腔中預(yù)先放置經(jīng)合理設(shè)計(jì)、剪裁或經(jīng)機(jī)械化預(yù)成型的增強(qiáng)材料，夾緊密封好模具，完全真空可以保證樹脂能很好地充滿到增強(qiáng)材料和模具內(nèi)部的每一個(gè)角落，而后加熱使復(fù)合材料固化，最后脫模得到成型制品。