分级杉木风电叶片复合材料

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1、SOU、RENERGY医瓢圈戮麓缝鬯阖。。。一⋯。。。。一。，。。。。。。—。，。。。。。。。。。。，。一；。。。一。。。。。。。。。。一，。。。。。一。分级杉木风电叶片复合材料国际竹藤网络中心■黄晓东江泽慧中国林业科学研究院木材工业研究所■陈玲任海青摘要：以杉木为原料，通过杉木分级，优选制成杉木薄板层积材，并利用INSTRON5582万能力学试验机进行检测。结果表明：由一、二级分级杉木制成的风电叶片复合材料，其物理力学性能均达到或超过目前国外风电叶片在用的常规木材／环氧层积材的特性，完全能够替代目前大量使用的玻璃钢叶片材料。关键词：薄板层积材；生物质风力发电

2、机叶片；复合材料一前言目前用于风力发电的叶片一般采用玻璃纤维增强塑料(简称玻璃钢)复合材料制造。这种材料制造工艺成熟，但成本较高(10万～20万元／吨)，且玻璃钢的废旧产品处理困难，既难以燃烧，又不易分解，国外多采用堆积方式处理，占用了大量的土地f1】。因此，必须开发出一种新的低成本、可回收利用的环保叶片来替代目前大量使用的玻璃钢叶片【2】。我国是木材资源非常丰富的国家，杉木作为南方广泛生长的主要木材品种之一，来源广泛，木材蓄积量大，生长相对较快，同时具有良好的防腐性能。木材密度低，顺纹方向力学性能好，但抗压强度相对较低；横纹方向强度僻31，可以考虑通过杉木重

3、组的方式来替换造价较高的玻璃钢复合材料。风力发电机叶片的复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的，以微观或宏观形式复合而组成的多相材料。复合材料中增强体物理力学性能的高低会直接影响复合材料的性能，产生不同宏观性能[4】。因此，要生产具有优良物理力学性能的复合材料，加入的增强相必须具有最好的力学性能。在制备风力发电机叶片复合材料的过程中，为了使加入的增强相(杉木)具有最好的力学性能，必须对材料按力学性能的大小进行分级，做到优材优用【5】。二材料与方法1实验材料本批次杉木原木采自湖南省绥宁县寨市林场，为树龄在40年以上、直径在30cm以上、树干通直、外观无缺

4、陷(腐朽、弯曲等)的新伐材。通过“米”字型下料，剔除芯材；锯解标准杉木边材，径切板毛坯，在干燥窑里烘干至含水率低于12％，剔除各种木材缺陷，精加工制成500mmX20mmX20mm(长×宽X厚)标准杉木边材径切规格板，备用。2实验方法参照ISO3349—1975木材一静力弯曲弹性模量国际标准的要求，测定规格板的弯曲弹性模量，并按测得的弯曲弹性模量值大小将检测的规格板分为三级：Ew>12000MPa，一级；10000MPa≤瓦≤12000MPa，二级l瓦<10000MPa，三级。将双组分合成乳胶(LK．DN60)按配比(重量)合成乳胶：固化剂按100：15配好调

5、匀，再分别对分级后的三种杉木边材径切规格板进行涂胶组坯，涂胶量为1709／m2(单面)，陈化时间为10分钟，组坯方式如图1所示。将按不同等级杉木规格板组坯好的木方送入冷压机冷压成型，压力为10kg／cm2，时间为90分钟。再将成型后的木方取出径向刨切成lmm厚的杉木单板备用。SOLARENERGY5／2008调制浸渍环氧混合树脂，配比为：618环氧树脂50％，SK3环氧树脂30％，2124酚醛树脂20％。将加工好的分级杉木单板浸入，时间为15分钟，树脂的浸渍量约为30％。陈化1小时左右，把杉木单板放入烘箱低温干燥后取出，备用。将浸渍好的环氧混合树脂分级杉木单板

6、分别组坯，组坯的压缩率为55％。热压机进行热压前，热压机垫板的上、下两层还必须涂1000厘泊硅油脱模，防止热压过程中可能产生的粘板对热平板造成损坏。热压温度为120℃，压力为15MPa，热压时间为100分钟。3测试方法及仪器将加工好的由分级杉木制成的杉木薄板层积材取出，放置24小时后，分别按GBl935—91(木材顺纹抗压强度试验方法)和ASTM(美国试验材料学会)D3500—90(2003)胶合板抗拉结构的试验方法瞪1的要求加工试件；各种试件的检测在INSTRON5582万能力学试验机上进行。三结果与讨论1与常规风力发电叶片材料结构特性的比较由分级杉木制成的

7、风力发电叶片复合材料与常规风力发电叶片材料的结构特性比较见表1。相对密度(sIg．)、压缩比强度质量比例(UCS／s．g．)、比刚度质量(E／s．g．)、壁板稳定性参数(E／UCS2)这几个指标都是国外评价木环氧风电叶片材料质量的关键指标。由表1可知：(1)最大拉伸强度和最大压缩强度：由一级分级杉木制成的风力发电叶片复合材料的最大拉伸强度虽然低于玻璃／聚酯、玻璃／环氧、碳纤维／环氧、高屈服钢和可焊铝合金材料制成的风力发电叶片材料，但仍高于卡欧属／环氧层板和桦木／环氧层板；二、三级分级杉木制成的风力发电叶片复合材料的最大拉伸强度和最大压缩强度均低于桦木／环氧层板

8、，但仍高于卡欧属／环氧层板；(2)相对