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CWPC2018新材料、新技术:上伟碳纤维复合材料有限公司洪金旭——《不同工艺碳纤维复合材料在风电叶片主梁上应用的对比分析》

2018-03-30 来源:东方风力发电网作者:御风者 浏览数:805

第四届中国国际风电复合材料高峰论坛(CWPC2018)于2018年3月30日上午在江苏省阜宁县天鹅湖大酒店隆重召开,来自海内外的200多个企业、600多余位风电行业、复材行业的精英参加了本届盛会。上午的开幕式结束之后,高峰论坛分别设置了新材料、新技术专场,设计运维优化专场,新产品发布会专场,技术工艺创新专场,产业链对话专场等多个专场,将呈现大量精彩内容。

   第四届中国国际风电复合材料高峰论坛(CWPC2018)于2018年3月30日上午在江苏省阜宁县天鹅湖大酒店隆重召开,来自海内外的200多个企业、600多余位风电行业、复材行业的精英参加了本届盛会。上午的开幕式结束之后,高峰论坛分别设置了新材料、新技术专场,设计运维优化专场,新产品发布会专场,技术工艺创新专场,产业链对话专场等多个专场,将呈现大量精彩内容。
 
  上伟碳纤维复合材料有限公司洪金旭在新材料、新技术专场做了题为《不同工艺碳纤维复合材料在风电叶片主梁上应用的对比分析》的演讲。以下为演讲内容实录:



上纬碳纤维复合材料有限公司洪金旭
 
  我们是上纬集团和台塑集团合作,主要产品有碳纤维复杂,主要用在风力叶片和风力大轮上。我们公司已经成立二十多年,公司主要有三个事业部:上纬新材料主要是在环保材料和风力叶片;二是上纬新能源,主要是海上风场的开发和运营;三是上纬碳纤维复合材料,主要是碳纤维复合材料。
 
  另一位股东是台塑公司,它可以提供各种规格的碳纤维。
 
  一、SWANCOR碳纤维灌注树脂解决方案
 
  这里使用的是上纬新材料所开发的2515的灌注树脂。相对传统的灌注树脂,上纬开发的灌注树脂有更优越的性能,(PPT图示)这是灌注胶的力学性能表。
 
  我们公司在2013年使用2515的树脂,配合投后的2545的编织布进行灌注,这和其他客户拿到的关注力学性能。上纬新材料有专业的产品开发能力,可以根据客户和市场需求进行树脂开发。
 
  二、碳纤维预浸料解决方案
 
  介绍的是上纬高客重的预浸料的材料。我们具备预浸料开发和复合开发能力,客户使用的时候不用再使用导气网。
 
  我要特别介绍上纬新材料公司引进的印码的丝料。因为夹具可以防止试片的断裂,可以提高压缩成果,我们也很乐意协助客户做一些测试,保证客户得到准确性能的产品值。
 
  我们加入导气网之后,导气网恢复因为预浸料发生弯曲,但由于加入了碳纤维,所以90度的拉伸强度会得到明显的提升。我们预浸料有两种一个是85度两小时的固化一种是120度的固化,我们通过验证,可以在测温曲线上可以发生最热的是在靠近模具的位置。
 
  三、碳纤维拉挤板材
 
  拉挤工艺主要是对纤维和树脂供应系统所处环境进行严格的温度和湿度控制,使功德过程稳定和不受环境因素影响,在夹槽会比较稳定,不会受环境的影响。
 
  接下来,整个生产过程是通过牵引设备履带式牵引,经过后面的后固化烘箱进行完全的固化,最后通过完全的复合材料的数控控制可以得到数据。最后是通过收卷设备收卷起来便于客户进行使用。客户拿到材料是放卷然后再切、打磨,初期客户可能没有这些设备,我们可以协助客户做定厂的裁切和打磨,送到客户端,客户可以直接使用。
 
  目前我们除了环氧系统之外,还有乙烯基的系统,除了碳纤维还有玻璃纤维的板材。
 
  (PPT图示)这是国外客户的需求开发的波的板材,这是力学性能的树脂表。由于玻板的性能比较好,但比较性能是相对比较差的。
 
  (PPT图示)这边报告是碳板的部分,这是我们完成的第三方测试数据。包括了微型剪切、零度剪切、弯曲的数据。
 
  除了针对碳板的力学性能测试还关注工艺。我们做了两块碳板对比之后的力学性能测试,对接之后90度拉伸强度是32,拉伸剪切、零度剪切等基本上力学性能还比较好,样片破坏之后是承接碳板本身而不是对接的地方,可以说碳板可以有很好的承接结合结果。
 
  (PPT图示)这一页是把关注后的碳板进行拉疲劳测试。通过在两个碳板之间加上导流的织物,通过碳板树脂灌注之后,斜率是43.48,体现了碳纤维的优质性能。

  四、不同工艺方案的对比分析
 
  接下来我们不同的功能进行对比。(PPT图示)这是上半部分灌注工艺的部件可以看到上面有附树脂区,下半部分展现出来是比较良好的均一性,但还是有一层一层的承接界面。因为碳纤维戏曲之后,除了会让模量下降,也会导致压缩程度明显的降低。有研究显示说当排布发生偏差之后,强度会明显下降。从两者可以看出,灌注量和纤维量需要很好的预制度,这样才能还好的程度。
 
  (PPT图示)这是三种工艺的力学性能对比。从性能对比表可以看出,拉挤板有很好的强度,这主要是因为它有最好的纤维体积。
 
  (PPT图示)这一页说明的是灌注工艺。要特别说明的是相对玻璃纤维的灌注,碳纤维有更好的工艺。这是预浸料的工艺更好,但它需要更高的温度,所以需要更高的成本。经过反复的摸索,我们公司已经具备根据客户定制的碳板灌注能力。可以用预制梁的方式和液体灌注。
 
  (PPT图示)这是成本的比较,我们只针对原材料的单位成本进行比较,可以看出拉挤碳板有比较高的成本优势。经过一些和客户讨论,在56.8米的时候,成本是58.6,可以减少成本2吨以上,国外的技术可以减到4吨以上。
 
  (PPT图示)这是灌注、预浸料和拉挤板材的比较优势,我们认为拉挤碳板比较有性能成本优势。
 
  五、结论与展望
 
  通过三种不同的成型工艺成的碳纤维符合的对比分析,拉挤碳板具有最高的力学强度和模量,材料的成本最比上也是拉挤碳板更具市场竞争。这就需要整机厂、叶片厂和制造商一起合作。谢谢各位!

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