风电叶片用单向复合材料厚度变化研究与分析

风电叶片主梁帽通常采用单向经编织物,通过真空导入成型复合材料。由于真空导入工艺的特点以及织物参数的影响,都会对叶片设计带来一定的困难。选用国内外四种常用单行玻纤织物,研究了复合材料成型工艺和织物参数对复合材料厚度的影响。研究发现单向复合材料厚度与层数存在线性关系,而工艺参数对厚度影响不明显,织物参数对复合材料厚度有明显的影响。研究将为风电叶片设计提供一定支持,并为玻纤企业生产工艺参数调整提供了一定的借鉴意义。     

大型碳纤维结构件用真空导入环氧树脂的对比分析

应用真空导入成型技术制作大型碳纤维复合材料结构件是大型化风电叶片制造技术的一个重要发展方向。由于碳纤维预成型体的可渗透性远远低于玻纤预成型体,因此具有特殊性能的环氧树脂是这一技术成功的关键。本文系统分析了三种专用环氧树脂体系的适用期、固化行为和力学性能,并与普通玻纤用环氧树脂进行了对比。分析结果表明,三种专用树脂的适用期长短不一,但都大于普通树脂;环氧酸酐体系固化过程中性能建立慢的特点,使其在大型结构件的应用中存在风险;预成型体预热有助于获得高纤维体积含量和力学性能更佳的碳纤维复合材料。     

碳纤维增强环氧树脂复合材料的液体成型及其性能研究

本文研究了不同温度下RIM145树脂的粘度和适用期,分析了不同温度下RIM145树脂和碳纤维单丝之间的浸润性;并以碳纤维单向布为增强材料,采用真空辅助灌注成型工艺制备了碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料,研究了复合材料的力学性能,对层间剪切试样剖断面形貌进行了SEM分析,并研究了使用VAP单向透气膜辅助真空灌注成型工艺对CF/EP复合材料厚制件灌注质量的影响。研究结果表明,RIM145树脂基体在50~70℃粘度低、适用期长且树脂与碳纤维单丝之间的浸润性良好,适用于CF/EP复合材料的真空辅助灌注成型工艺;灌注的CF/EP具有良好的力学性能,树脂和纤维具有中等粘结强度界面,采用VAP单向透气膜辅助真空辅助灌注成型工艺可降低CF/EP复合材料的孔隙率。     

聚四氟乙烯/玻璃纤维胶带在风电叶片制造过程中的应用分析

研究了聚四氟乙烯/玻璃纤维胶带作为脱模介质对玻璃钢表面的影响以及对风电叶片制造成本的影响。从接触角、拉剪性能和对不同涂层的附着力这三大方面,对比了分别使用聚四氟乙烯/玻璃纤维胶带、尼龙脱模布、光滑和砂纸打磨这四种方式获得的玻璃钢表面性能。研究结果表明:使用聚四氟乙烯/玻璃纤维胶带获得的玻璃钢表面润湿性一般;玻璃钢使用聚四氟乙烯/玻璃纤维胶带脱模可获得与使用脱模布相当的拉剪性能;使用聚四氟乙烯/玻璃纤维胶带获得的玻璃钢表面涂装附着力与其他方式持平。经济性分析表明国产聚四氟乙烯/玻璃纤维胶带在模具上的应用有望降低风电叶片的制造成本。     

聚醚型聚氨酯弹性体的合成及其动态力学行为

采用两步合成法,以4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,相对分子质量分别为1000、2000、4000的聚氧化丙烯二元醇(PPG)为软段,制备了一系列聚醚型聚氨酯(PUR)弹性体,研究了预聚体异氰酸酯指数R及软段相对分子质量对PUR动态力学性能的影响。结果表明,预聚体R值增大,即PUR的硬段含量增加,储能模量G′提高,软段相的玻璃化转变温度(Tg)升高,软硬相区的相容性增大;软段相对分子质量增加,PUR的G′下降,软段相的Tg降低,并出现硬段相的玻璃化转变,软硬相区的相分离程度增大。     

碳纤维真空灌注成型用环氧树脂的流变特性分析

研究了一种用于碳纤维复合材料真空灌注成型的环氧树脂体系的流变特性,根据对等温粘度曲线的数据拟合分析,建立了粘度模型,并通过对模型参数的数据拟合推广到其他等温条件下使用。与常规玻纤用环氧树脂相比,该树脂具有显著增加的低粘度平台时间。流变模型的预测与实验结果具有良好的一致性。通过所建立的模型预测此种环氧树脂用于碳纤维真空灌注成型的最佳温度区间在50~70℃之间,为碳纤维复合材料结构件真空灌注成型成功奠定了基础。     

风电叶片用国产碳纤维预浸料工艺性能和力学性能研究

应用碳纤维制备风电叶片结构件是大型风电叶片制作技术的一个发展方向。为推动国产碳纤维的发展应用,给出了风电叶片对碳纤维预浸料的技术要求,研究了国产碳纤维预浸料和进口碳纤维预浸料的力学性能和工艺性能,通过对比分析发现,面密度低的国产碳纤维预浸料力学性能高于进口碳纤维预浸料,但面密度≥600g/m2的国内碳纤维预浸料的工艺性能较差,需要进一步改进。     

风电叶片用真空导入型聚氨酯的性能分析

系统分析了以降低风电叶片成本为目标开发的真空导入型聚氨酯树脂,分别进行了粘度特性、工艺窗口、固化特性和力学性能的分析。分析表明该树脂体系与常用环氧树脂体系相比具有初始粘度低、进胶速率大、韧性高和粘接性能好等优点,表现为灌注时间的缩短、层合板抗压缩性能和横向性能的提高。将这一树脂体系应用于风电叶片主承力结构的制造,通过提高纤维体积含量,可进一步降低叶片的生产成本。     

碳纤维-玻璃纤维层内混杂单向增强环氧树脂复合材料拉伸性能

采用不同混杂比的碳纤维-玻璃纤维层内经向混编单轴向织物制备了混杂纤维增强环氧树脂复合材料, 研究了不同混杂结构和不同混杂比的碳纤维-玻璃纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能的变化及破坏形式。0°拉伸结果表明:同种混杂织物的不同混杂结构中, 碳纤维相对集中的完全对齐结构强度最高, 不同混杂比织物的完全对齐结构强度相当;碳纤维-玻璃纤维/环氧树脂复合材料的模量遵循混合定律。90°拉伸结果表明:纤维与树脂间的界面结合强度为碳纤维/树脂>玻璃纤维/树脂, 碳纤维-玻璃纤维/环氧树脂复合材料的强度、模量与材料厚度方向上界面的不同形式(单一或交替界面、碳纤维或玻璃纤维的分布位置等)有关, 与碳纤维的含量基本无关。      

风电叶片用结构胶粘剂粘度及触变性试验分析

风力发电是结构胶粘剂的新兴应用领域,在风电叶片的生产、组装、部件制造中有着广泛的应用,是风电叶片整体结构中的关键组成。有效地分析评价风电叶片用结构胶粘剂对于保证叶片的质量极为重要。胶粘剂的流变性是评价其质量和工艺性能的关键因素,其中粘度和触变性是两个极为重要的表征量。通过对风电叶片用结构胶粘剂在不同测试条件下的粘度和触变性试验,总结不同测试条件对胶粘剂粘度及触变性评价的影响,并提出使用触变环法评价结构胶粘剂的触变性的方法。经过分析表明,触变环法能够定性定量地表征胶体的触变性。