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两种大型风力发电叶片用真空灌注环氧树脂的对比分析

2016-12-02 来源:复合材料 浏览数:1299


  
  3. 4 凝胶时间
  
  如果完成灌注后,环氧树脂能够在一定温度下快速固化,将有利于节省制作时间,提高生产效率,这就对树脂体系在固化温度下具备较高的反应活性提出了一定的要求。2. 3 节中,通过固化放热曲线的测定得知,MERICAN 3311A/B 在室温下反应活性较低,但中温下活性与进口产品相当。为了进一步考察树脂体系在中高温下的反应活性,在不同温度的热台上测试MERICAN 3311A/B 和进口产品两种树脂体系的凝胶时间,样品的厚度在1 mm 左右,实验结果如图4 所示。
  
  从图4 中可以看到,两种树脂薄层在60 ℃热台上的凝胶时间均为70 —— 80min,其中MERICAN3311A/B 树脂体系凝胶相对延迟一点,但随着热台温度的升高,MERICAN 3311A/B 体系的固化速度提升更有利,甚至比进口产品的凝胶时间还要短,由此可见,MERICAN 3311A/B 树脂体系具有室温活性低、适用期长、中高温下固化快速的特点,可完全满足大型风电叶片的工艺和固化的高要求。
  
  3. 5 固化物性能
  
  风电叶片长期在不同的环境下运转,使用寿命较长,这就要求环氧树脂基体具有较好的耐热性能、强度和韧性等。因此,风电叶片用环氧树脂资质认证的权威机构——德国劳氏船级社( GL) 对使用树脂的浇注体固化物性能提出了具体的参数指标,包括: 玻璃化转变温度≥65 ℃; 拉伸强度≥55 MPa; 拉伸模量≥2700 MPa; 断裂伸长率≥2. 5%; 弯曲强度≥100 MPa; 弯曲模量≥2700 MPa。测试MERICAN 3311A/B 和进口产品两种树脂体系固化物的热和机械性能,结果如表3 所示。
  
  两种树脂体系的玻璃化转变温度均超过80 ℃,具有较好的耐热性能,且其值远高于GL 认证的要求( Tg≥65 ℃) ; MERICAN 3311A/B 环氧树脂固化物的拉伸强度和模量分别为70. 5±0. 4 MPa、2957±130 MPa,弯曲强度和模量分别为120 ± 0. 4 MPa、3187±13 MPa,均略高于进口产品的相关参数值。其中拉伸过程的应力-应变曲线如图5 所示,显然,两种树脂在受拉应力过程中,都超过屈服点( 即最大应力值) 才发生断裂,断裂伸长率均高达9. 0%( 如表3 所示) ,结合图6( a) 和图6( b) 的拉伸断口SEM照片可以看出,两种树脂体系的拉伸破坏断口的表面呈片状层叠,即均表现为韧性断裂。


  
  从以上测试结果可以看出,MERICAN 3311A/B环氧树脂固化物的热和机械性能完全符合GL 认证的相关要求,并且已经达到甚至超越了进口产品的水平。
  
  04结论
  
  本文主要针对大型风电叶片用真空灌注环氧树脂,对比分析了国产高性能环氧树脂体系MERICAN3311A/B 和进口某产品的相关工艺、固化和机械性能等。结果显示,MERICAN 3311A/B 具有与国外产品相同的低粘度、更长的可操作时间、更低的放热峰温度等特点,适用于真空灌注工艺,满足大型风电叶片对树脂工艺性的高要求; 同时,MERICAN 3311A/B环氧树脂固化物的热和机械性能良好,已经达到甚至超越了进口产品的水平。因此,国产MERICAN3311A/B 环氧树脂体系完全适用于制造大型风电叶片部件和其他大型复合材料制品。
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