2020年8月6日，第六屆中國國際風電復合材料高峰論壇于浙江省桐鄉(xiāng)市振石大酒店召開，本屆高峰論壇的主題為“提質增效，海陸并舉，迎戰(zhàn)平價 ”。

 

　　主旨發(fā)言中，四川東樹新材料有限公司研發(fā)工程師李文可做了題為《大型風電葉片用環(huán)氧膠黏劑》的演講。以下為發(fā)言實錄：

李文可↑
 

　　尊敬的各位領導，各位來賓，大家下午好！

 

　　（PPT圖示）這些是風電葉片用環(huán)氧性能指標，如此多的項目對用戶來講，無論是做材料的篩選還是質量的控制難度非常大，如果想做到面面俱到工作量非常大。從開發(fā)者的角度來講，我們認為重點關注哪些性能？首先是工藝性能，比如加熱條件下快速地固化。力學性能方面，需要有良好的韌性，良好的粘貼性和耐疲勞性能。

 

　　從材料開發(fā)角度出發(fā)闡述我們的見解和看法。

 

　　首先是成本和減重相關，首先是密度，無論是常規(guī)膠還是低密度膠，我們都在努力降低重量。

 

　　關于開放時間，膠混合之后，溫度大大提升，黏度也上升，隨著膠面在空氣中暴露時間的延長，剪切強度呈現(xiàn)下降的趨勢，我們定義為10%。

 

　　開放時間受到哪些因素的影響？

 

　　（PPT圖示）這是最重要的反應，國內外很多研究人員正在研究，進行深入的探討，希望通過模型能夠準確地描述反應的過程，有文獻報道，關于擴增控制Arrhenius方程可以描述反應率。我們希望借助該模型預測開放時間。剪切強度下降10%的時候，把固化度代入到模型中，預測不同溫度下的開放時間。結果我們與實際的測試數(shù)據(jù)相比，實際測和理論值不相符，往往理論值比實際測試長一些，這到底是什么原因？我們進行了進一步的研究，發(fā)現(xiàn)相同溫度下不同濕度情況下，開放時間與濕度關聯(lián)度比較大，濕度越大，開放時間就越短。

 

　?。≒PT圖示）右邊的圖，對比得是50%和80%兩種濕度水平下剪切時間的變化曲線，可以明顯地看到這點。

 

　　濕度又是如何影響開放時間的？發(fā)現(xiàn)在空氣中暴露過重，除了毒反應之外還有副反應，副反應是空氣中的水分和二氧化碳和固化劑發(fā)生反應，主要是氨基甲酸鹽。比較典型的方法是在固化劑方面引入其他的成分，提高水分和二氧化碳與固化劑接觸難度。這樣只是在一定程度上去減少副反應的發(fā)生，從根本上來講，固化劑和本質的特性沒有辦法改變，所以副反應只能是減少影響，而無法根本上消除。

 

　　正是由于副反應的存在，我們無法通過用模型準確地預測開放時間。于是我們采用了比較直接有效的辦法，在不同的溫度不同濕度條件下測剪切的變化曲線，由此為下一個客戶使用提供一個參考數(shù)據(jù)。一般剪切線實際操作中開放時間不超過90分鐘，尤其關注高溫高濕的極端環(huán)境，用戶只需要在極端環(huán)境下做關注就可以了。

 

　　關于固化速度，這時候已經(jīng)是加熱固化的過程中，這樣的情況下，Kamal模型預測結果相對良好，對模型預測來講用戶用起來不太方便，只需要參考說明書中的時間，70度下固化時間大概3個小時。

 

　　關于觸變性能，環(huán)氧樹脂接近于牛頓流體。觸變性帶來的好處是實現(xiàn)立面的堆高，儲存的穩(wěn)定性，并且在涂膠過程中易于加工。但是，觸變性有這么多好處，是否可以無限制追求高觸變？答案是否定的。過多追求觸變性的話要大量引入觸變劑，會出現(xiàn)問題，比如展向裂紋以及氣泡。作為一個對新材料開發(fā)角度來講，我們希望從材料本身的性能優(yōu)化角度做一些事情，希望能提高材料的性能。

 

　　為此我們研究人員想到一個辦法，做了一個簡單實驗，將方塊放在切割的環(huán)境中進行固化，左邊加了足量的觸變劑，右邊也加了觸變劑，只是室內固化。下面沒有加觸變。通過觀察發(fā)現(xiàn)，如果體系中有過量觸變劑，在加熱的情況有可能導致裂紋的出現(xiàn)。也就是說，裂紋出現(xiàn)與觸變和發(fā)熱都有關系，所以我們在設計的時候，對觸變性能、放熱和抗裂紋三者之間達到平衡。

 

　　（PPT圖示）關于增韌，提到環(huán)氧體系就要提到增韌，因為環(huán)氧比較脆，這是典型的特點。我們通過適當?shù)脑鲰g方法。常見的增韌有橡膠增韌，比如核殼粒子等等。

 

　　（PPT圖示）這是增韌之后的效果，綠色是常規(guī)膠產(chǎn)品，藍色是低密度高韌性的產(chǎn)品，常規(guī)膠的延伸率是3%以上，低密度是6%左右，沖擊性能，常規(guī)產(chǎn)品在30%左右，低密度高韌性達到60%左右。

 

　　關于粘接性，我們收集了市場上主流產(chǎn)品性能指標參數(shù)進行了對比，目前粘接性大概都在同一水平線上，比如3毫米的剪切，強度在20Gpa左右，有專家說，我們測的數(shù)據(jù)更高一些，當然這和方法工藝有一定的關系。

 

　?。≒PT圖示）關于疲勞性能，我們測了兩種方式，第一種是單密度大剪切，第二是雙密度。第一種測的M值是8左右，第二種M值12左右。

 

　　我們和市面上主流產(chǎn)品形成對比，我們的產(chǎn)品和目前市場主流基本指標一致。

 

　　應用方面，在穩(wěn)步推進的階段，60米以下的葉片正成熟的應用，70米以上的產(chǎn)品正在進行實驗。

 

　　我的報告到這里，謝謝大家！

 

　?。▋热輥碜袁F(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核，如有不妥請聯(lián)系修改）