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兩種大型風(fēng)力發(fā)電葉片用真空灌注環(huán)氧樹脂的對(duì)比分析
2016-12-02
來源:復(fù)合材料
瀏覽數(shù):1758
風(fēng)能是一種清潔而穩(wěn)定的可再生資源,在環(huán)境污染和溫室氣體排放日益嚴(yán)重的今天,風(fēng)力發(fā)電作為全球公認(rèn)可以有效減緩氣候變化、提高能源安全、促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)增長的方案,得到各國政府、投融資機(jī)構(gòu)、技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)、項(xiàng)目運(yùn)營企業(yè)等的高度關(guān)注。
風(fēng)能是一種清潔而穩(wěn)定的可再生資源,在環(huán)境污染和溫室氣體排放日益嚴(yán)重的今天,風(fēng)力發(fā)電作為全球公認(rèn)可以有效減緩氣候變化、提高能源安全、促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)增長的方案,得到各國政府、投融資機(jī)構(gòu)、技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)、項(xiàng)目運(yùn)營企業(yè)等的高度關(guān)注。相應(yīng)地,風(fēng)電也成為近年來世界上增長最快的能源,我國風(fēng)電年度新增裝機(jī)容量更是連續(xù)保持世界第一,累計(jì)裝機(jī)容量也一舉躍升至世界第一,成為名副其實(shí)的風(fēng)電大國。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最基礎(chǔ)和關(guān)鍵的部件,對(duì)風(fēng)力機(jī)組的發(fā)電效率、運(yùn)行安全起著至關(guān)重要的作用,其良好的設(shè)計(jì)、穩(wěn)定的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行的重要因素,其成本為整個(gè)機(jī)組成本的15% —— 20%,風(fēng)機(jī)葉片的逐漸大型化、輕量化、低成本化已成為風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
基體材料在復(fù)合材料中起著粘結(jié)、支持、保護(hù)增強(qiáng)材料和傳遞應(yīng)力的作用,主要包括不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂和乙烯基酯樹脂,直接關(guān)系到葉片的工作溫度、耐環(huán)境性能及成型工藝,其中環(huán)氧樹脂具有形式多樣化、固化收縮小和性能好等一系列優(yōu)異的特點(diǎn),是目前國內(nèi)風(fēng)機(jī)葉片最常用的樹脂。風(fēng)機(jī)葉片的不斷大型化對(duì)樹脂的長操作時(shí)間、低放熱峰和高性能等提出了更高的要求。
目前國內(nèi)大型風(fēng)電葉片用的環(huán)氧樹脂主要是由國外知名公司( 如漢森、亨斯曼、陶氏和巴斯夫等)提供,為了能夠順應(yīng)風(fēng)電葉片的進(jìn)一步大型化發(fā)展趨勢和降低原材料成本,國內(nèi)在環(huán)氧樹脂國產(chǎn)化方面做了卓有成效的研究。國產(chǎn)高性能環(huán)氧樹脂體系MERICAN 3311A/B 具有室溫粘度低、適用期長、放熱峰低、中溫固化快且性能優(yōu)異等特點(diǎn)。本文系統(tǒng)地研究了MERICAN 3311A/B 環(huán)氧樹脂體系的工藝、固化和機(jī)械性能等,并與市場上口碑較好的某進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行了同等條件下的實(shí)驗(yàn)對(duì)比。
02實(shí)驗(yàn)
2. 1 材料
MERICAN 3311A 雙酚A 型環(huán)氧樹脂、MERICAN3311B 改性胺類固化劑: 工業(yè)級(jí),華東理工大學(xué)華昌聚合物有限公司; 進(jìn)口環(huán)氧樹脂體系——亨斯邁環(huán)氧樹脂Araldite LY1572、改性胺類固化劑Aradur3486: 工業(yè)級(jí)。
2. 2 儀器
旋轉(zhuǎn)式粘度測試儀: 美國Brookfield LV DV-Ⅱ;精密電子萬能材料試驗(yàn)機(jī): 英斯特朗( 上海) 試驗(yàn)設(shè)備貿(mào)易有限公司,型號(hào)為INSTRON3382; 示差掃描量熱儀: 美國TA 儀器,型號(hào)為DSCQ20; 恒溫恒濕箱: 重慶五環(huán)試驗(yàn)儀器有限公司,型號(hào)為HTP002; 溫度記錄儀: 上海亞度電子科技有限公司。
2. 3 試驗(yàn)方法
放熱峰曲線測試: 將100 g 樹脂和固化劑按照一定的質(zhì)量比進(jìn)行充分混合后,置于一定溫度和濕度下的恒溫恒濕箱中,并插入溫度記錄儀,測試杯中溫度隨時(shí)間的變化曲線。
熱臺(tái)凝膠時(shí)間測試: 將樹脂和固化劑按照配比混勻,取1——2 g 混合液滴于一定溫度的熱臺(tái)上,開始計(jì)時(shí),直至樹脂混合液由流動(dòng)的液態(tài)狀轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫z的狀態(tài),所需的時(shí)間即為熱臺(tái)凝膠時(shí)間。機(jī)械性能測試: 將一定量的樹脂和固化劑按照配比混合均勻,真空充分脫泡之后,注入模具中制板,并在80 ℃烘箱中固化8 h,冷卻至室溫后取出,按照ISO 527 和ISO 178 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裁樣,每個(gè)裁6——8樣條( 包括拉伸和彎曲試樣) ,然后在萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試,其中拉伸速度為1 mm/min,彎曲速度為2 mm/min。
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