CWPC2024：保定维赛新材料科技股份有限公司技术总监曹卓发表《PET结构芯材在叶片中的应用研究》的演讲

大家下午好！

我来自保定维赛，今天汇报的题目是：PET结构芯材在叶片中应用研究

我的报告分为4个部分：

1.保定维赛介绍

首先，保定维赛是一家成立于2011年，主要从事高性能结构泡沫的专精特新企业，我们从PVC、PET、PMI3种结构泡沫，从配方的研发、工艺摸索，再到设备自主创新，具备完全自主知识产权以及加工能力的企业。目前我们整体高性能结构芯材产量在30万立方米/年。

（图示）这是大概的产能分布情况，最大的生产基地目前在连云港，保定、威海都具备同时发泡和耗材加工的能力。

我们在整个研发和生产过程中参与制定了两项芯材行业的国家标准，同时也参与修订了夹芯结构试验方法国家标准，总共6项。还荣获过中国轻工业联合会科技进步一等奖1项，这都是我们自主研发过程中所获得的一些荣誉。目前我们的产品基本上都在国际一线、主机厂、叶片厂都有一些应用业绩。

2.Vicell-T系列PET泡沫

从2017年开始，我们逐步开始去设立PET研发的一些国家科技部项目，到2019年我们设置了第一条技术线，同年来到GL认证。再到最新的情况，总计安装了4条技术线，目前产能在保定有两条技术线，年产18万立方米左右。同时PET产品序列非常全，从80密度到250密度都已经实现了批量的供货。

在叶片上的应用，今天我主要讲两个方面：界面性能、高温性能。从2019年、2020年开始，PET泡沫在叶片当中的使用比例不断升高，在这个过程当中我们也发现了很多很多关于界面方面的一些问题，我们自己作为生产商也在不断思考界面如何评估、如何评价。通过不同芯材之间的比较，可以看到PET、PVC、Balsa的力移和位移曲线，区别非常大。在PET泡沫的曲线上可以看到，它的最大剥离强度的值比较高，平均最低剥离强度也是偏低的，最大值和最小值之间差异是这3个材料当中最大的一个。从样品破坏图片也可以看到，PET材料在破坏之后它的表面会出现鱼纹状的泡沫残留，PVC表面相对来说残余的泡沫比较均匀，Balsa介于两个当中。我们也在思考对于PET材料剥离性能是否需要区别于PVC和Balsa。

3.PET泡沫的界面性能

我们来看剥离强度定义，它是用来表征两种材料界面结合性能，这是它的定义。我们认为有两个因素主要会影响它的界面结合程度：1.PET产品目前主流供应都是要做一个封孔处理，它的封孔程度必然会影响整个结合力。这张照片是封孔过度时，整个材料剥开之后基本没有泡沫的残留。但数值，平均剥离强度超过20，但我们认为这种情况还是存在一定危险性。2.影响材料界面性能的因素是PET泡沫材料本真的结合力，从目前了解的情况来看分子量大小，我们认为是影响本真结合力的重要因素。举个例子，对于不同分子量PET泡沫而言，分子量大的就相当于是一棵根系比较发达的乔木，然后它扎在土壤当中。分子量比较小的产品，它就有点类似于根系不那么发达的一些灌木，如果使用同样的力将这个植物从土壤中拔出的话，根系比较发达的乔木存活可能性肯定是略高于灌木的，所以在界面性能评价上我们也倾向于去引入本真剥离强度作为共同的评价，所以就意味着不光我们要看一下这个材料封孔之后的剥离性能，同时要结合这个材料不封孔情况下剥离强度是多少，共同去看，这样的话可以让这个材料的使用安全阈值更加高一些。

封孔会影响材料的吸胶量，我们在不同封孔条件下比较了吸胶量和剥离之间的关系，在正常封孔工艺，哪怕是热丝切割进行封孔，我们材料整个剥离强度都是比较高。同时吸胶量，不封孔吸胶量在1.1左右，双面的。封孔的话，吸胶量下降在30%-40%以上。（图示）这3张照片是通过显影剂在侧面切开之后去看渗透进泡沫的深度，最右边这张照片是基本上封孔程度比较高，导致显影剂无法进一步渗透进内部的泡孔，整个界面可以看到是比较平整的状态，基本上是一层塑料。这种情况下，我们认为正常的封孔只是要减少或者减小显影剂、树脂浸润泡孔的深度，而不是消除它，这种情况下我们认为有一定影响的。

从2020年-2024年，多次测试下来，整体我们的平均剥离强度都比较高。做一个总结，我们认为影响剥离强度有以下4个因素：这是和液体相关的，树脂的表面张力；这是和泡沫本身相关的，就是刚才我讲的材料分子量大小或者它的表面能；经过封孔处理之后它的表面平整度；我们引入另外一个标准，泡沫破坏之后一定要带有部分泡沫，这是正常的破坏形式。   

4.PET泡沫的高温性能

PET泡沫作为一个热塑性泡沫，在温度升高时力学性能变化和表现。温度升高时它的压缩性能变化，60度时的压缩强度和模量，以T100为例，基本上下降了20%。在玻璃化温度以下，材料刚性储能模量比较多的，泡沫的破坏基本上是发生在泡沫本身有缺陷或者是密度波动，或者泡壁强度不够的地方，最大力到了之后产生了刚性的失效破坏。但随着温度的升高到达了区域B这个位置，就会形成一个柔性失效模式，可以看到整个样品已经出现了多处皱褶，有点像海绵挤压之后的形状。

同样我们在做高温下剪切破坏时也发现了类似的规律，随着温度的升高，剪切模量也是有20%左右的下降。在低温下整个产品的破坏，它的破坏位置更加接近于工装和泡沫结合处，也就是在结构胶和泡沫界面的地方产生了破坏。温度升高以后，这是60度时，它的破坏有点类似于从整个泡沫当中进行的破坏。

横向的和其他泡沫进行比较，我们可以发现不同的泡沫温度升高，它的力学性能都会有所下降。相对压缩强度和压缩模量下降程度，PET略微大于胶粘PVC。究其原因，我们认为胶粘PVC Tg值在80度左右，稍微略高于热塑性PET泡沫，基本上我们了解下来是65-80度的区间范围内，所以我们认为PET泡沫材料在高温下使用，它的稳定性问题应该引起客户的注意和重视。

总结：

Vicell T系列PET泡沫在市场上应用非常广泛，并且我们拥有良好的业绩；目前我们的PET泡沫拥有封孔和不封孔两种选择，可以根据客户的要求进行定制化的提供；维赛的PET泡沫在配方体系上进行了结合力优化，我们有一些结合力比较强的官能团，提高和树脂之间的结合力，这是保证比较高剥离强度的重要原因；热塑性PET泡沫在高温下的使用应该要引起客户足够的重视，避免我们在生产和使用过程当中出现的一些问题。

谢谢大家！