两种大型风力发电叶片用真空灌注环氧树脂的对比分析

　　风能是一种清洁而稳定的可再生资源，在环境污染和温室气体排放日益严重的今天，风力发电作为全球公认可以有效减缓气候变化、提高能源安全、促进低碳经济增长的方案，得到各国政府、投融资机构、技术研发机构、项目运营企业等的高度关注。相应地，风电也成为近年来世界上增长最快的能源，我国风电年度新增装机容量更是连续保持世界第一，累计装机容量也一举跃升至世界第一，成为名副其实的风电大国。叶片是风力发电机中最基础和关键的部件，对风力机组的发电效率、运行安全起着至关重要的作用，其良好的设计、稳定的质量和优越的性能是保证风电机组正常运行的重要因素，其成本为整个机组成本的15% —— 20%，风机叶片的逐渐大型化、轻量化、低成本化已成为风电行业发展的必然趋势。
　　
　　基体材料在复合材料中起着粘结、支持、保护增强材料和传递应力的作用，主要包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基酯树脂，直接关系到叶片的工作温度、耐环境性能及成型工艺，其中环氧树脂具有形式多样化、固化收缩小和性能好等一系列优异的特点，是目前国内风机叶片最常用的树脂。风机叶片的不断大型化对树脂的长操作时间、低放热峰和高性能等提出了更高的要求。
　　
　　目前国内大型风电叶片用的环氧树脂主要是由国外知名公司( 如汉森、亨斯曼、陶氏和巴斯夫等)提供，为了能够顺应风电叶片的进一步大型化发展趋势和降低原材料成本，国内在环氧树脂国产化方面做了卓有成效的研究。国产高性能环氧树脂体系MEＲICAN 3311A/B 具有室温粘度低、适用期长、放热峰低、中温固化快且性能优异等特点。本文系统地研究了MEＲICAN 3311A/B 环氧树脂体系的工艺、固化和机械性能等，并与市场上口碑较好的某进口产品进行了同等条件下的实验对比。
　　
　　02实验
　　
　　2. 1 材料
　　
　　MEＲICAN 3311A 双酚A 型环氧树脂、MEＲICAN3311B 改性胺类固化剂: 工业级，华东理工大学华昌聚合物有限公司; 进口环氧树脂体系——亨斯迈环氧树脂Araldite  LY1572、改性胺类固化剂Aradur3486: 工业级。
　　
　　2. 2 仪器
　　
　　旋转式粘度测试仪: 美国Brookfield LV DV-Ⅱ;精密电子万能材料试验机: 英斯特朗( 上海) 试验设备贸易有限公司，型号为INSTＲON3382; 示差扫描量热仪: 美国TA 仪器，型号为DSCQ20; 恒温恒湿箱: 重庆五环试验仪器有限公司，型号为HTP002; 温度记录仪: 上海亚度电子科技有限公司。
　　
　　2. 3 试验方法
　　
　　放热峰曲线测试: 将100 g 树脂和固化剂按照一定的质量比进行充分混合后，置于一定温度和湿度下的恒温恒湿箱中，并插入温度记录仪，测试杯中温度随时间的变化曲线。
　　
　　热台凝胶时间测试: 将树脂和固化剂按照配比混匀，取1——2 g 混合液滴于一定温度的热台上，开始计时，直至树脂混合液由流动的液态状转变为可拉丝的状态，所需的时间即为热台凝胶时间。机械性能测试: 将一定量的树脂和固化剂按照配比混合均匀，真空充分脱泡之后，注入模具中制板，并在80 ℃烘箱中固化8 h，冷却至室温后取出，按照ISO 527 和ISO 178 标准进行裁样，每个裁6——8样条( 包括拉伸和弯曲试样) ，然后在万能试验机上进行测试，其中拉伸速度为1 mm/min，弯曲速度为2 mm/min。