应用于未来叶片的环氧树脂和胶黏剂VIP免费

68·2010年第3期解决方案Solutions缩必须非常小，只有这样才能承受因收缩引起的多维应力。其次，从技术上说，它还要具备优异的操作特性。胶黏剂的反应周期与叶片模具的工作周期要紧密吻合，不仅要有很好的断裂韧性，还要具备与树脂差不多的玻璃化温度。采用环氧胶黏剂是满足这些要求并顺利取得相关认证的最有效方法。需要指出，本文有关环氧树脂和环氧胶黏剂的观点出自Hexion公司生产中积累的测量结果及总结这些结果而得到的经验。1液态环氧树脂本部分比较液态环氧树脂与乙烯基树脂的重要静态特性和疲劳特性，并以玻璃纤维增强的40m叶片为例，检验两种树脂对叶片重量的影响。本例中，应力分析由ADC公司（AeroDynamikConsult）根据GL认证规范（2003）的要求计算得出。在特定工况下，无论是极端载荷还是疲劳载荷，都校验纤维破坏、纤维间破坏，并计算损伤积累。在叶片预设计阶段，利用了单向、双向和三向层合板的性能数据。对于环氧体系，选用Hexion公司的树脂产品MGSRIMR135与固化剂MGSRIMH1366。最近几年，这对组合广泛的用于风机叶片的生产。在实验室内制作环氧树脂的测试样条，通过测试获得该环氧体系的静态性能数据。同时，选择市场上另一款典型的乙烯基树脂（VE）作为对照，并直接采用其产品技术说明书上的单向板测试数据进行比较。为进行损伤分析，需建立材料的S-N曲线。为此参照已公开的乙烯基树脂测试样条，分别制作环氧体系（MGSRIMR135/MGSRIMH1366）和乙烯基树脂体系的单向板和三向板试样进行疲劳测试。1.1不同树脂对叶片重量的影响表1中列出了测试得到的环氧树脂性能数据及文献中公开的乙烯基树脂测试数据。根据GL的要求，横向强度R2Z是衡量叶片最大静态载荷的重要尺度。为了防止可能的纤维间破坏，尽管叶片不断向大型化发展，尤其是针对海上风场的应用，但众多叶片的生产和设计仍在采用玻璃纤维增强复合材料（GFRP）。通常这些叶片都选用热固性的树脂基体材料。在叶片技术发展的初期，人们采用不饱和聚酯（UP）制造相对较小的叶片；伴随着风力发电机尺寸越来越大，环氧树脂却开始广泛地用于叶片生产，尽管其价格比不饱和聚酯（UP）高很多。之所以如此，主要有以下原因。首先，使用的不饱和聚酯需加入一定量的苯乙烯以降低树脂粘度和提高树脂反应活性，这造成了苯乙烯的挥发和固化收缩率的上升（5%～8%）。由于其收缩过程更大程度上发生在树脂固化后阶段，聚酯复合材料有更高的内应力（放热也相对偏高），这会造成材料强度和疲劳寿命的降低。其次，当时开模工艺还很普遍，当采用开模工艺时，需要采取通风措施以及时吸走挥发的苯乙烯气体，这增加了工艺过程中的能耗。与聚酯相比，环氧树脂的固化收缩率仅为2%～5%，内应力很低；同时环氧树脂与玻璃纤维有非常好的黏结性能。这使得环氧树脂在静态力学性能上有很大的优势，如树脂断裂应变、复合材料的层间剪切强度（ILSS）等。不仅如此，环氧复合材料的疲劳性能（表现为S-N曲线的斜率）也公认的优于聚酯复合材料。目前，人们似乎又开始倾向采用不饱和聚酯生产叶片，包括乙烯基树脂（VE）也越来越多的被关注。乙烯基树脂在化学结构和力学性能上介于不饱和聚酯和环氧树脂之间，但价格比环氧树脂便宜，操作也比环氧树脂更容易。本文将重点针对树脂的静态性能和疲劳性能，将乙烯基树脂与环氧树脂进行比较。除了基体树脂，胶黏剂在叶片生产中也是非常重要的角色，对其性能要求也非常高。一个可用的胶黏剂必须具备如下几项重要的功能：首先它必须能够很好的粘接叶片的前后缘及叶片主桅结构和蒙皮，因此，它经常要黏接间距达30mm的表面，这要求它的收应用于未来叶片的环氧树脂和胶黏剂■S.Baitinger,A.Bohn,J.Bossaerts,C.W.Kensche,J.Meunier,E.J.Rühle,J.-P.Schümann/HEXIONSpecialtyChemicalsGmbHStuttgart刘扬涛译/中国复合材料集团有限公司692010年第3期·Solutions解决方案R2Z决不能被超出。如图1所示的应力分析表明，环氧树脂铺层的横向强度比乙烯基树脂铺层高出约7%。以一个40m叶片的模型为例，如采用玻璃纤维环氧结构，计算尖部变形为4.63m，而采用玻璃纤维/乙烯基酯结构的尖部变形为4.99m。如果使两种材料获得相同的尖...