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環氧樹脂體系在風力機中的應用、回收與更新

2013-12-19 來源:建材情報所 瀏覽數:2744

  一般地說,FRP葉片污染環境的解決辦法就是:材料更新換代——用熱塑性樹脂取代傳統的熱固性樹脂來加工葉片。“熱塑性樹脂及其復合材料(FRTP)可以回收且輕(跟環氧樹脂相比),但易發生蠕變,用膠粘劑膠結FRTP殼體比較困難。因此,不適于加工大型風電機葉片。”[2]實踐說明,用普通FRTP加工小功率(如:5KW)葉片,可以勝任;但加工更大功率(如:MW級)的葉片就成問題——這就必須選用高性能FRTP加工。這也就是說,傳統FRP葉片材料的更新換代,必須進行一系列科學實驗、研究——系統工程,方能成功。下面試舉實例:例一:“Gaoth Teo、三菱重工和Cyclics公司合作,選用CBT™樹脂(低粘度工程熱塑性樹脂)、無害環氧樹脂和一種增強型添加劑等,破天荒地研制成可回收[注]、長12.6m風力機葉片。([注]:平均每臺風力機回收葉片材料19t)”[2]例二:瑞典利用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)做葉片芯材。PET可回收,而且回收料的性能、強度如初。例三:Risoe DTU公司宣布:幫助中國林業部門利用竹纖維(bamboo shreds)/環氧樹脂試制葉片。后來,因環氧樹脂不可回收,又希望進一步用生物粘結劑(bio-based adhesive)取代上述環氧樹脂。[6]

  7  小 結
  拋磚引玉,綜上所述可粗淺地得出以下幾點管見:
  (1)風力機葉片在野外長年累月運轉,不僅承受著強大的風載荷,還經受著大氣沖刷、砂石粒子沖擊、強烈的紫外線照射等惡劣環境侵蝕,從而導致老化、折斷、分離以致破壞、報廢。作為受力構件,在整個有效使用期(一般使用壽命為20~25年)內,不允許出現折斷、分離嚴重質量事故。[19] 風力機葉片業界科技人員的責任就是:明察秋毫、防微杜漸、確保杜絕上述事故的發生。上述S88牌風力機葉片召回事件,其數量之大、情節之嚴重、損失之慘重,實屬世界風電葉片發展史罕見?!前車覆,后車誡!
  (2)科技發展具有其固有的客觀發展規律,同時人的主觀能動性能也促進科技的發展進程。風力機葉片自修復技術、材料實屬新穎、前沿科技。目前,我國風電葉片業正處于消化、研制的歷史階段,自顧不暇,尚未邁入葉片自修復歷史進程的門檻。見先進就學。因此,我國有必要對此予以特別關注、學習、研究,以求快速追趕該領域的先進水平。
  (3)目前,我國大型風力機葉片的主要原材料(包括環氧樹脂—筆者注)還依賴進口,材料的開發能力較低,不適應發展要求,阻礙葉片的快速發展,亟待突破這一瓶頸。[19]
  (4)從環保、長遠觀點看,熱固性樹脂、FRP的發展前景黯淡,純屬“夕陽材料”;惟有熱塑性樹脂、FRTP才是發展方向!上面§6介紹了國外回收FRP葉片近況。相比之下我國在這方面的差距很大。風電業突飛猛進,時不我待,是時候了,我國該把“FRP葉片回收課題”和“FRTP葉片研制課題”提到議事日程上啦!

參  考  文  獻
[1]  REpower 向RWE Innogy供應海上風電機,玻璃鋼信息要聞2009(3)2
[2]  謝曉芳等:國外風力機葉片材料的新進展,玻璃鋼2006(4)21-25
[3]  呂琴:中國復合材料行業2008年經濟運行情況,纖維復合材料2008(4)4-6
[4]  Indian composites industry makes progress, Reinforced Plastics 2008(4)26-31
[5]  李麗娟等,2007-2008年國外環氧樹脂工業發展,熱固性樹脂2009(1)49-57
[6]  Recycling wind; Reinforced Plastics 2009(1/2)20-25
[7]  Mold release system for wind blades, Plastics Technology 2008(4)28
[8]  Suppliers focus on improving productivity of blade producers, Reinforced Plastics2008(5)34-37
[9]  Bright future for vinyl ester resins in corrosion applications; Reinforced Plastics 2009(5)34-37
[10] 錢伯章:新能源材料研發在加速,玻璃鋼信息要聞2009(1)2
[11] 史興華:創新的高性能解決方案,玻璃鋼信息要聞2009(1)2
[12] 危麗瓊:風機葉片骨架芯材有了“中國制造”,玻璃鋼信息要聞2009(4)2-3
[13] Alcan opens Chinese core materials centre, Reinforced Plastics 2008(5)16
[14] Adhesives for bonding wind turbine blades; Reinforced Plastics 2009(1/2)26-29
[15] Advanced materials for turbine blade manufacture, Reinforced Plastics 2007(4)22-24
[16] 王工:新型納米技術膠粘劑,玻璃鋼信息要聞2009(6)3-4
[17] 錢伯章:碳纖維增強塑料加工可用微波技術,玻璃鋼信息要聞2009(5)4
[18] 毛彭齡:高性能復合材料制造新工藝,玻璃鋼2009(2)46
[19] 羅慧敏等,我國大型風力發電葉片產業的現狀分析,玻璃鋼2008(4)1-5
[20] Self-repairing aircraft, Reinforced Plastics 2008(6)8
[21] Blade repair range and user-guide, Reinforced Plastics 2008(7/8)18
[22] Suzlon starts blade retrofit for S88 turbines, Reinforced Plastics 2008(5)17
[23] 史興華,納米改性模具預浸料,玻璃鋼2008(4)17
[24] 王工:新型低粘度環氧膠粘劑/積層樹脂,玻璃鋼信息要聞2009(5)3
[25] 春勝利:兆瓦級風力發電機復合材料機艙罩的研制,玻璃鋼2007(2)10-13
[26] 周祝林等:3D夾層結構復合材料風電用機艙罩設計計算,玻璃鋼2009(2)1-8
[27] SAMPE分會:納米碳管/環氧復材性能研究,玻璃鋼2008(1)43-34
[28] 代永朝:飛機微波固化粘接修補技術試驗研究,粘接2008(6)38-41

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