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CWPC2018新材料、新技术:南京海拓复合材料有限责任公司董事长、总经理包兆鼎——《叶片主梁用高性能拉挤板材与高韧性粘接胶的研究》

2018-03-31 来源:东方风力发电网作者:御风者 浏览数:884

 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。
 
  南京海拓复合材料有限责任公司董事长、总经理包兆鼎在新材料、新技术专场做了题为《叶片主梁用高性能拉挤板材与高韧性粘接胶的研究》的演讲。以下为演讲内容实录:



南京海拓复合材料有限责任公司董事长、总经理包兆鼎
 
  一、海拓简介
 
  海拓主要做两大类产品:一是高性能的树脂配方体系,主要是做环氧树脂结构胶,2010年进入风电领域;二是做高性能拉挤复合材料,我们有一些配方的改进,可以满足叶片的需求,包括碳纤维和环氧拉挤、和聚氨酯拉挤等。应用领域在风电发电、光伏发电,土木工程是海拓的传统产品,LCD电子产品也开发了很大的用量。2017年我们和国内的相关企业合作在土木工程领域应用的一些结果。同时我们也参与编写了风电相关的环氧树脂的相关标准。
 
  二、叶片主梁用高性能拉挤板材的研究
 
  从真空灌注的工艺来看和拉挤灌注工艺看,真空灌注的模具是定制化,其次纤维含量最多只做到55%,铺层易出现褶皱,形成缺陷。而它用拉挤工艺可以通用型号模具,拉挤出产品可自由拼接,同时拉挤含量高,纤维含高最高可以做到73%,缺陷比较少,可以进行工业化的生产,产品性能可靠,拉挤也是复合材料制备工艺里自动化程度比较高的工艺,所以综合成本比较低。
 
  在这里看来,因为碳纤维的高模量,我有个想法,这几年在开发方面我们也遇到一些想法了。叶片的主梁更多的是刚度设计。对于碳纤维来说,碳纤维的种类很多,有中模、高模等,如何满足高效能的材料,碳纤维的材料国产化也是非常有意义的事情。去年在杭州风电碳纤维专委会成立上这也是一个值得探讨的话题。
 
  (一)不同玻璃纤维拉挤复合材料的力学性能对比。玻璃纤维和真空灌注主要是看纵向拉伸强度,它是在75Gpa,包括E8模量是68-78,聚氨酯模量更高,可能还会增加一点。纤维含量越高,对复合材料的疲劳性能要做判断。可能纤维含量过高,对整个疲劳性能会有下降,这也要做更多的工作。
 
  (二)不同碳纤维复合材料的力学性能对比。现在我们已经把国产化的24kg的含量已经做大规模的应用,这是拉伸的模量可以做到168-170。纤维体积含量动力板最高可以做到72%,它的疲劳性能会有所下降。
 
  (PPT图示)这是和灌注工艺和碳纤维的对比。
 
  (三)拨通基体树脂拉挤特性对比。不同的树脂来看,这里只是相对值。不饱和聚酯成本较低,乙烯基和聚氨酯差不多,聚氨酯的优势、成本和层间性能确实很高,速度也很快,但目前来说,它连续化稳定的持续生产程度是7-15天,但我认为这是一个非常有前景的产品。未来环氧树脂的拉挤相对比较成熟,我认为成熟的产品对现有的叶片还是很有价值。我们针对了乙烯基和环氧树脂做了一些,通过乙烯基的配方改进,已经在我们的产品做了改进。
 
  (四)拉挤叶片主梁板关键指标。未来叶片使用有几个因素需要注意:一是直线度控制技术。未来叶片了可能是三四十米甚至更长,而拉挤的直线度控制不了是非常大的难题。国内已经有一两家在做,最开始做的企业损失了2000多万,就是因为直线度的影响。直线度和纤维恒张力、模具设计、脱模布的包袱、牵引加持等等,我觉得拉挤板要解决低成本高效率的问题。
 
  (PPT图示)这是南亚第一大桥,也是全球碳纤维在工程领域最大的项目,这是用中模量的纤维,这是孟加拉的世界银行项目。
 
  (PPT图示)这是我们的朔黄的项目。用了50吨的碳纤维。这是我们在风电基础承台加固应用。(PPT图示)这是碳纤维把环向代替传统的钢筋。(PPT图示)这是我们在一些工业生产中的应用。我们从2012年开始做这个产品,这个产品每根长度是3.3米,但直线度偏差不大于1mm,最早用是日本的纤维,现在已经生产化,所以我们已经解决了国产工艺差。(PPT图示)这是我们开发的主梁产品,包括玻纤主梁产品,已经在国内叶片上面做一些评价和试制。
 
  三、高韧性胶粘剂的简介
 
  (一)Lica-600胶粘剂的介绍。胶的性能不过多介绍,本身这个胶的疲劳性能测试已经满足要求,我们做了1000万次的疲劳,平均1.7Gpa,测试频率是在30HZ情况下,1000万次之后没有破坏。
 
  (二)高韧性胶粘剂性能研究。这是我们做的胶粘剂,为了考证大叶片的问题,基本上是120-到200分钟,靠冲击性能提高在现有程度上得到很大的提升。
 
  (三)施工工艺质量改善。我们在开发叶片过程中,胶做得好,用不好也没有用,所以我们和国内生产开了正像打胶设备,因为打胶对填料的性能影响和流变都有很大的关系。(PPT图示)这是用之前。现在在线涂胶用双泵系统,用柱塞泵和齿轮泵或者螺杆泵和齿轮泵,这个已经在中材九泉得到了应用。这是前年我们在金风申请了全球质量产业链的创新项目。这是线上应用的塑形情况非常好。
 
  (四)总结。非常感谢这些年进入风电产业之后,在中材科技和金风科技等大力支持下,我们做了一些工作,今后希望得到更多在座企业的大力支持。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核)

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