风电叶片VIMP用环氧树脂体系流变性能研究.pdf

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1、56工程塑料应用2011年，第39卷，第7期风电叶片VIMP用环氧树脂体系流变性能研究米孙付宇李慧张彦飞卫赵贵哲杜瑞奎刘亚青李永彦(1．中北大学山西省高分子复合材料工程技术研究中心，太原030051；2．中北大学材料科学与工程学院，太原0300513．晋西工业集团有限责任公司技术部，太原030027)摘要对两种风机叶片真空导入模塑(VIMP)工艺用环氧树脂体系的流变性能进行了研究，在黏度实验的基础上，依据双阿累尼乌斯方程建立了与实验数据较为吻合的流变模型。结果表明，两种树脂体系的黏度变化略有差异，在25—55~C的范围内，其黏度都低于500mPa·s，且低黏度保持时间大于30min，符

2、合风机叶片VIMP工艺对树脂低黏度的要求。所建立的黏度模型，可有效预测和模拟树脂体系在不同工艺条件下的黏度行为。关键词环氧树脂流变性黏度模型风力发电具有资源再生、容量巨大、无污染和综的，也是非常紧迫的问题之一。笔者对上纬(SW)合治理成本较低等优点。作为全球最具活力和发展和佳发(JF)两种国产环氧树脂体系的固化特性与潜力的可再生能源之一，风电产业一直受到世界各化学流变特性进行了系统研究，建立和对比其修正国的广泛关注，经过20多年的发展，风力发电成本双阿累尼乌斯流变模型和工程黏度模型，并依据所已下降超过了90％，其规模经济性日益明显，因而建立的流变模型分别预测不同_[艺条件下树脂的低近年

3、来该产业也一直在迅速扩张。2009年，中国风黏度平台工艺窗口和凝胶点后的黏度变化规律，以电机组新增装机容量达到1300万kW，增长率达到期为优化VIMP工艺参数和保证产品质量提供依106．4％，在全球新增市场份额中占34．7％，排名世据。界第一位，成为世界上新增装机速度较快的国家之1实验部分[1—2l一1．I原材料风电叶片是风电设备的关键部件，其制造成本SW环氧树脂：2511一A，固化剂2511一B，上纬占风机总成本的15％～20％。目前大型复合材料(天津)风电材料有限公司；风电叶片的成型多采用真空导入模塑(VIMP)工JF环氧树脂：JL236，固化剂JH239，常熟佳发化艺，因其具有

4、低成本、环保和适合于大尺寸复合材料学有限责任公司。构件整体成型等优点而获得广泛应用。其工艺原理1．2仪器及设备是在单面刚性模具上以柔性真空袋膜包覆、密封纤旋转黏度计：NDJ一79型，上海昌吉地质仪器有维增强材料，真空负压下排除模腔中的气体，利用树限公司；脂的流动、渗透实现树脂对纤维及其织物的浸渍，并电子节能控温仪：ZNHW型，河南予华仪器有限固化成型复合材料构件-51。VIMP工艺的成功应公司。1．3试样制备用要以专用低黏度树脂体系为基础，特别是树脂的将环氧树脂与固化剂按100：30的质量比混合，流变行为应具有工艺所要求的低黏度平台特性，即充分搅拌，然后于真空烘箱中抽去搅拌时产生的气树

5、脂体系在注入模腔时应有一个保持一定时间的低泡。黏度平台以保证树脂充模过程的顺利进行和树脂／1．4性能测试纤维的彻底浸润。VIMP成型工艺要求树脂体系的(1)采用旋转黏度计测量树脂体系在升温状态黏度一般为100～800mPa·S，此外，为了满足大尺下的黏度变化，测试标准为GB／T22314—2008；寸复合材料构件的成型要求和保证树脂能够充分浸(2)凝胶时间按GB／T12007．7—1989测试；渍纤维增强材料，树脂的低黏度保持时间应大于30(3)根据树脂体系的动态黏度分析，选取适当min，即形成VIMP工艺所需的树脂低黏度平台特的温度点测量恒温状态下的黏度。性。VIMP工艺常用的基体树

6、脂有乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂及环氧树脂J。山西省科技创新计划项目(2009101004)材料国产化是我国风电叶片制造企业必须面对收稿日期：2011．0411孙付宇，等：风电叶片VIMP用环氧树脂体系流变性能研究572结果与讨论降低，黏度升高的速率加快，到达凝胶点的时间缩2．1动态黏度特性短。O两种树脂体系的动态黏度曲线见图1。2．3树脂体系的流变模型热固性树脂的黏度受温度和固化度影响，随着∞温度上升，自由体积增加，有利于分子链运动，使树矗脂的流动性增加，黏度降低；同时温度升高会加时快树皇＼脂反应，使固化度增加，阻碍分子链运动，导致树㈩脂mn椽流动性降低，黏度升高。这二者的综合影响可由

7、式如(1)表达：卵／r／o=exp(nt)(1)O加式中：'7——为t时刻的黏度；图1两种树脂体系的动态黏度曲线由图1可知，两种树脂体系黏度随温度变化的'7。——起始时刻的黏度；趋势基本一致，随着温度的升高，黏度呈现明显下降n——模型参数。趋势。在25～70~C范围内，两种树脂体系的黏度都和n均符合阿累尼乌斯关系：小于500mPa-S，符合风机叶片VIMP工艺对树脂叼0=klexp(k2／T)(2)：k3exp(k4／T)(3)黏度的要求，并且