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QuadroBond -技术–先进的聚氨酯结构胶粘剂粘接系统独特的应用-和机械性能——赵旭/技术经理

2017-04-24 浏览数:819

  大家下午好,下面非常高兴给大家介绍在风电叶片制作过程当中,我们德国科美林所带来的聚氨酯结构胶黏剂粘结系统独

  大家下午好,下面非常高兴给大家介绍在风电叶片制作过程当中,我们德国科美林所带来的聚氨酯结构胶黏剂粘结系统独特的应用以及机械性能,这份报告所有的数据来自于我们德国的同事。在这个报告当中我们有几个章节,花很简短的时间给大家介绍我们公司的概况。第二部分就是我们会在分子特性还有物理表现特性上面,在比较聚氨酯和环氧胶黏剂之间的区别。第三部分就是这个系统包含的设备应用,以及聚氨酯结构胶黏剂的一个品牌。接下来是部分是作为聚氨酯结构胶黏剂,我们定位为QuadroBond的品牌,在结构胶胶黏剂这是一个系列产品,最后给大家直关的介绍一个小的视频,关于这个系统如何应用的。
  科美林作为专注于胶黏剂和密封胶的推广公司,我们的产品应用于中空玻璃行业、交通行业、建筑、通用工业、新能源行业,在新能源行业我们的行业细分有光伏、光热、以及风电行业。凭借创新的胶黏剂和密封胶产品,我们的目标是提供给客户可以更高能源利用效率和合理的粘结方式来取代机械固定的方式,同时达到更有各的产品以及工艺质量。
  来自于德国的科美林公司隶属于美国的美安盛公司,我们公司在全球密封年年解业务当中排在全球前10名的位置。公司20多家工厂分布世界各地,在中国我们的工厂在南京,北京有一个办公室。我们的工厂按照质量、环境、职业健康安全以及能源关系体系进行管理。接下来我们从两个方面来比较一下环氧和聚氨酯胶黏剂之间的区别,一个角度就是在分子分度和物理特征上,另外一个角度就是材料本身在固化过程以及在后固化中表现的不同,那么对于环氧树脂来说这是一组具有刚性的同事有众多的官能团分子组成,决定了这是一个高粘度体系。氨类物质具有强碱性,它可以和体系当中的二氧化硅反应,所导致的这个混合物当中会有液体的物质析出,同时会增加这个体系的下垂性,因为它和二氧化硅之间的反应,在环氧树脂的体系当中加入更多量的二氧化硅,这种反应更加增加了这个体系的高粘度。对于聚氨酯胶黏剂来说,它有多元醇和异氨酸脂组成,这个分子链是具有柔性的,这个体系是一个低粘度的体系,这个体系它是一个中性的,它不会和二氧化硅进行反应,它需要更少量的二氧化硅,当然在固化过程中他不会有析出的现象,在这个体系当中它具有更好的下垂性,同时不会增加基体的粘度。
  环氧可以在形成紧凑的、致密的网状结构,这种紧凑的分子结构具有很低的分子位移和分子柔性,由此导致在一个外力作为这个材料的时候,力的荷载分布有限,这就有环氧的一个致命的问题也就是脆性的问题。但是环氧呢在极短的时间可以形成高模量的特性,相比较于聚氨酯,他是一个柔性的网状结构,但是这个机构中依然具有刚性断,分子之间具有很好的分子位移性。当一个外力作用于这个材料的时候,它的载荷分布可以很好的分布开来,它的韧性比较好,但是另外一个现象就是在固化的时候会需要一定的时间来达到它的高模量。
  在后固化过程当中,依然有一些开放的官能团需要进行100%的固化。对于环氧树脂来说,由此加温导致环氧本身保留一定的残余应力以及收缩性。相较于聚氨酯来说这个体系不需要加热,分子之间富有很好的分子链段的位移。在固化之后的聚氨酯体系当中残余应力性质,收缩性相对来说比较小。
  我们用一个直观的方法来从宏观上比较于两种体系在固化之后的一些区别。我们采用一个铝箔制作半圆形的圆柱体,分别把聚氨酯和环氧胶黏剂混合胶黏剂并填充到模具中,把试样放置在玻璃平板上并加温70度,2小时,冷却之后,裁量试样的变形量,来看固化之后的区别。
  大家可以看到在环氧的固化体系当中,它的胶条的两端有翘曲的现象,相比较聚氨酯是非常大的。这就体现了体系的内应力释放出来的结果。大家可以想象一下,在整个叶片当中,在整个体系结构胶内置中,它的内力是无法释放的,所以这个内应力会一直保持在体系当中。
  我们定义我们的系统名称叫做QuadroBond技术,这个技术包含两个方面,一方面是高性能聚氨酯胶黏剂本身是用于先进风电叶片的粘结,另外一部分是结合我们聚氨酯胶黏我们推广的快速的四条胶条平行施工的设备。
  综合我们的系统有以下几点的性能特点,关于施工方面,聚氨酯体系是比较易于机器施工,配合QuadroBond的设备可以达到快速施工,缩短工艺时间。同时聚氨酯的粘结广泛性是非常广泛的,同时不需要底涂的搭配,这个体系可以进行温度的加稳固化,同时也可以不需要加温固化。
  从另一方面对于聚氨酯来说它的放热反应会更为平稳,会有更好的、更优秀的耐疲劳性能,同时在这个聚氨酯体系当中,产品系列当中我们还有低粘度的用于修补方案的这种低粘度产品。在这一页当中这是我们的用于合模粘结的几个基本特征,这是双组分聚氨酯,无溶剂,蓝色的,具有很好的无下垂性,至少在50mm高度胶条时无下垂。它的重量比是100:52,适用期45分钟,拉伸强度40.4Mpa,断裂伸长率1.9%,E-模量是3.86Gpa.
  在德国实验室里面我们采用了大量的拉伸剪切试样,但是发现很多数据的破坏是玻璃钢本身基材的破坏。这两个强度我们从另外的角度来评测聚氨酯结构胶的强度采用两个方法,一是抗剪切强度等于29.6兆帕,第二个部分是对接的两个不锈钢的材料,对接可以达到41.3个兆帕。我们有两个疲劳测试,一个拉伸剪切的拉伸疲劳测试,另外是交替载荷的疲劳测试,来评估我们聚氨酯结构胶胶黏剂的疲劳性能。
  第一个是关于拉伸剪切的拉伸疲劳测试,定义为R=0.1,这个代表着我们设定最大的拉伸强度实在10兆帕,对应的是在最小的拉伸力是1个兆帕之间按照一定的频率往复进行循环的拉伸。这个图表是我们的拉伸疲劳数据,大家可以关注一个点,就是在于6个兆帕的时候,我们的拉伸循环次数可以达到5900万次,但是这个材料依然没有被破坏,所以我们把这个材料继续分别放在14兆帕和12兆帕,可以看到红色的点代表着和初始的没有经过其他拉伸的状态是一致的。
  第二个是交替载荷疲劳测试,定义为R=-1,两个方向,一个拉伸和压缩,比如20兆帕的拉伸强度,另外相反的方向我们是压缩20个兆帕的强度来进行往复的破坏。
  另外一个角度我们对于固化体系,固化的过程当中区别于环氧的固化性能,这个我们想表达一下关于聚氨酯的固化性能。对于环氧来说它的固化是在加热之后瞬间就可以达到100%的完全固化,但是对于聚氨酯来说,聚氨酯表现的另外一个性能就是它需要一定的持续时间来完成它的100%的完全固化。我们用拉伸剪切强度来评测,来监控这个固化的进程,制作很多的拉伸剪切试样放在50度的环境里面进行加温3个半小时,可以达到介于10个兆帕的拉伸强度。在把这个试样放在室温情况下会继续进行持续的固化,在24个小时甚至于在7天之后,我们可以看到它依然可以达到和完全固化强度一样的强度。
  另外一个方面我们用另外一个温度来加热拉伸剪切试样,使用70度的加热温度2个小时,可以看到聚氨酯结构胶的拉伸剪切可以达到近于10个兆帕。在之后的常温固化当中,在24小时进一步的7天之后可以达到它的完全固化。
  聚氨酯结构胶黏剂不是一个产品,它是一个系列的产品,同时得到GL的认证,我们的产品体系涵概从年度角度来说,A组分可以从2000-300万,B组分可以从200-250万。这个小的视频给大家展示这个产品系列,这个是一个高粘度的用于风电叶片的粘接所用的高粘度胶黏剂,他可以在很高的胶层厚度下可以达到不下垂的性能,另外一个是低粘度的产品,可以用于进行修补方案的填封等等。从反应固化的角度来说,我们可以最快提供低至5分钟的固化反应时间。
  最后一页给大家展示一下这个设备,包括胶黏剂的一个直观的应用。这个设备高度达5米,它可以实现4条胶条线同时施工。他的涂覆量在叶片的前缘,中间两条可以达到的涂覆速率是12升每分钟,在后缘它的涂覆速率可以达到20升每分钟,谢谢大家!(根据速记发出,如有错误请谅解!)

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