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03结果与讨论
3. 1 基本参数
表1 和表2 分别列出了MEＲICAN 3311A/B 和国外某产品这两种环氧树脂体系的基本特性参数和混合特性参数。可以看到，MEＲICAN 3311A 树脂的粘度比国外产品的树脂组分粘度要高，一般风电叶片用树脂部分是由通用型环氧树脂( 127 或128) 和活性稀释剂组成的，显然，国外产品树脂组分里稀释剂的用量要比MEＲICAN 3311A 多，稀释剂的主要作用是降低环氧树脂配方体系的粘度，改善工艺性能，但它的加入势必会对固化收缩、固化物性能以及树脂组分的成本等产生一定的影响。尽管MEＲICAN3311A 的粘度相对较大，但值得注意的是，从表2 中可以看到，两种树脂体系的混合粘度均比较低，为200——250 mPa˙s，符合真空灌注工艺对树脂低粘度的要求。另外，进口产品体系中固化剂的用量比例( phr = 34) 略大于MEＲICAN 3311B( phr = 30) ，而对于环氧树脂体系，通常固化剂组分的成本远大于基础树脂组分，因此，MEＲICAN 3311A/B 组合料应该在成本上占有更大的竞争优势。
3. 2 粘度变化曲线
真空灌注工艺主要是通过真空的力量将液体树脂导入纤维织物中的，这就要求在整个灌注过程中树脂的粘度要保持较低的状态，通常为200 —— 800cps，且一般认为，当树脂的粘度超过800 —— 1000 cps时，树脂流动性差，不再适合灌注。而对于大型风电叶片( 50 m 以上) ，其树脂灌注时间一般超过1 h，为了保证足够的可操作时间，避免灌注风险，叶片生产厂家要求树脂混合液在灌注温度下( 30±2 ℃) ，至少2 h 以内其粘度不能超过800——1000 cps。在28 ℃室温条件下每隔30 min 测试两种树脂体系的混合粘度，其粘度随时间的变化曲线如图1 所示。由图1 可见，两种树脂体系在前120 min 内粘度变化不大，均大大满足厂家对树脂具有较长可操作时间的要求。至180 ～ 210 min，MEＲICAN 3311A/B和进口产品的树脂粘度分别缓慢上升至620 cps 和750 cps，之后数小时内，体系粘度快速上升至数千厘泊。环氧-胺固化体系的第一阶段反应机理是伯胺和环氧基团之间的开环加成反应，故环氧分子链长度增加，粘度缓慢上升，其上升速度与环氧和胺基之间的反应活性相关，从粘度上升趋势来看，MEＲICAN3311A/B 树脂体系在28 ℃室温条件下的反应活性相对国外进口产品要更低。另外，因环氧和胺之间是一个放热反应，存在自加速过程，即放出的热量会促使反应的进行，故体系内温度上升至一定值时，反应速度加快，体系粘度呈迅速上升的趋势。因此，总体来说，MEＲICAN 3311A/B 的室温反应活性相对国外产品要略低，树脂适用期相对较长，可完全满足大型风电叶片对长操作时间的高要求。
3. 3 放热峰曲线
大型风电叶片的壳体长度一般在50 m 以上，叶根处厚度高达100 mm，为了避免环氧树脂在固化过程中由于温度过高而导致真空薄膜的损坏、三明治结构中的泡沫变性和树脂的焦化现象等，通常要求树脂体系的放热峰温度尽量低，同时为了保证较长的可操作时间，还要求树脂体系的放热峰时间要长。分别测试100 g 和1 kg 树脂混合体系在不同环境温度下的体系内温度随时间的变化趋势，图2 和图3分别展示了100 g 和1 kg 的MEＲICAN 3311A/B 以及国外进口产品两种树脂体系的固化放热曲线。
如图2 所示，在环境温度较低( 20 —— 40 ℃) 的情况下，环氧基团与胺基之间反应活性较低，放热过程较慢，达到最高放热峰的时间较长，在28 ℃环境温度下，MEＲICAN 3311A/B 和进口产品的放热峰温度均在35 —— 45 ℃之间，但MEＲICAN 3311A/B 达到最高放热峰的时间相对延长了0. 5 h 左右，说明MEＲICAN3311A/B 的环氧树脂体系室温活性更低，适用期更长，这与2. 2 节中的结论是一致的。随着环境温度的升高，反应速度加快，体系内温度上升也快，可以看到，当树脂温度上升至50 —— 60 ℃附近时，两种树脂体系内温度都快速上升至最高峰，但总体来说，MEＲICAN 3311A/B 达到最高峰的时间相对较长，温度相对较低。另外，对比图2 和图3 中相同温度下的放热曲线可知，树脂用量增大，体系内的温度上升普遍加快，这取决于环氧-胺固化体系为一个放热的过程，但MEＲICAN 3311A/B 环氧体系的放热峰仍接近甚至低于进口产品，时间也相对较长。当环境温度高于50 ℃时( 见图2) ，即外界温度达到预固化温度时，两种树脂体系的固化放热曲线非常接近，均在60 min 以内达到峰值点200——250 ℃。这说明MEＲICAN 3311A/B 和进口产品树脂体系的中温反应活性均比较高，这对灌注之后的固化过程是相当有利的。
