风电叶片灌注树脂固化性能的影响

风电叶片灌注树脂固化性能的影响
风电叶片灌注树脂固化性能的影响

风电叶片灌注树脂固化性能的影响

刘魁1,杨孚标2,冯学斌1,雷志敏1,杜雷1,梁自禄1

(1.时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲412007;2.

国防科学技术大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073)

摘要:采用不同固化条件固化环氧浇铸体,对其进行玻璃化转变温度和静力学性能测试,研究不同固化条件对环氧固化物性能的影响。测试结果显示Tg存在最佳值。通过测试结果可知环氧树脂在40℃10h预固化后再经过70℃3h后固化测得的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别较40℃10h固化提高了11.64%、14.72%和20.61%,可以达到更好的固化性能。通过研究环氧浇铸体拉伸和弯曲载荷-位移曲线,发现固化后的环氧树脂经过更高温度的后固化可以有效降低体系内的应力,获得更好更均匀的性能。

关键词:环氧树脂;固化工艺;力学性能;玻璃化转变温度

Study on the curing properties of wind blade epoxide resin LIU Kui1,YANG Fubiao2,FENG Xuebin1,LEI Zhimin1,DU Lei1,LIANG Zilu1

(1.Zhuzhou Times New Materials Science and Technology Co,Ltd,Zhuzhou 412007,China;2.National

Univ. of Defense Technology ,College of Aerospace and Material Engineering , Changsha

410073,China)

Abstract: Cured the epoxide resin castings under different processes, tested the static mechanical properties and glass transition temperatures to study the influence on epoxide resin casting properties by different curing processes. The test results show that the best value of Tg is existing. The tensile strength, flexural strength and compressive strength of the epoxide resin casting under the process of 40℃ 10h pre-curing and 70℃3h post-curing are increased by 11.64%, 14.72% and 20.61% respectively comparing with the one under the curing process of 40℃10h. Obviously, the former one has better properties. It is found that the internal stress of epoxide resin casting can be effective reduced by post-curing process of a higher temperature, and this process also bring us better and more homogeneous epoxide resin properties.

Keywords:epoxide resin, curing process, mechanical property, glass transition temperature

1概述

随着风电叶片的快速发展,环氧树脂大量的应用于叶片的生产中,环氧树脂作为叶片成型的主要基体材料能提供良好的力学性能[1]。固化温度对固化物的性能具有重要影响[2],同一种树脂在不同固化条件下固化可能性能相差极大,因此需要寻求最佳固化制度[3]。固化不好的环氧树脂存在交联密度不均一、内应力大、质脆和抗冲击性差等缺点,在很大程度上限制了它在风电叶片上的应用。

固化反应属于化学反应,受固化温度影响很大,温度升高反应速度加快,但固化温度过高常使固化物性能下降,所以存在固化温度上限,必须选择合适的固化速度和固化物性能折中的温度作为合适的固化温度。按固化温度可以把固化剂分为四类:1)在室温下固化的固化剂;2)在室温至50℃固化的室温固化剂;3)在50℃-100℃的中温固化剂;4)在100℃以上的高温固化剂[4]。为了更好的保证环氧灌注树脂在叶片

作者简介:刘魁,男,硕士,高级工艺师,主要从事复合材料风力发电叶片的工艺研究

上的应用,通过对环氧树脂在进行室温固化、中温固化、室温预固化再中温后固化以及中温预固化再更高温度后固化等条件下的玻璃化转变温度和力学性能测试的数据,研究环氧树脂在不同固化条件下其性能的变化。

2实验部分

2.1材料与仪器

双酚A型低粘度环氧树脂(环氧值0.54-0.58)与多元胺为主体的固化剂,按照100:30的质量份配比。

万能拉力机:美特斯CMT5105

差示扫描量热议(DSC):瑞士梅特勒DSC821e

2.2实验方法

2.2.1树脂体系玻璃化转变温度(Tg)测试

环氧树脂和固化剂按照比例进行混配,按设定好的固化程序进行固化。采用梅特勒差示扫描量热仪对固化好的样品进行Tg分析。测试玻璃化转变温度以20℃/min进行升温,氮气流量为50ml/min。

2.2.2树脂浇铸体制备及性能测试

将环氧树脂和组装好的模具放置烘箱中40℃放置1h,对环氧树脂和固化剂按比例配好,搅拌均匀后放入真空脱泡箱内当真空度达到-0.1Mpa后脱泡15min,待脱泡完毕后缓慢放气,将胶液引流注入浇铸体模具中,然后再将浇铸体模具放入真空脱泡箱脱泡15min,将脱好泡的浇铸体放入烘箱中按设定的加热程序进行加热固化,固化方案如表1所示。制备好的试样,在万能拉力机上按国标GB/T2567-2008测试其拉伸、弯曲和压缩性能。

表1 固化实验方案设计

固化程序室温固化中温固化室温预固化

中温后固化

中温预固化

中温后固化

实验温度设置40℃10h 70℃3h 40℃10h+

70℃3h

70℃3h+

80℃2h

3结果与讨论

3.1不同固化工艺对Tg的影响

Tg是链段从冻结到运动的转变温度,而链段运动是通过主链的单键内旋转而实现的,高分子链段的柔顺性越好其Tg越低。另外分子链端浓度对Tg也有影响,链端比分子链的中间段受到的制约要小些,运动比链中段要容易,所以分子链段越小链端浓度就越高其Tg就越低[5]。

表2 不同固化制度下的Tg温度

固化条件40℃10h 40℃10h

70℃3h

70℃3h

70℃3h

80℃2h

玻璃化温度52.04℃79.38℃79.69℃69.46℃不同固化制度下的Tg温度如表2所示,40℃10h固化其分子主要以线性大分子存在,但大分子没有充分交联成网络结构且分子的分子量不高,使得链端浓度较高,所以玻璃化温度较低。再经过70℃3h后固化测得样品的Tg明显升高,说明在后固化中体系内自由体积膨胀,大分子和体系内的活性基团进一步反应,提高分子的交联度,这与直接在70℃3h下固化时的Tg值相差不多。说明40℃10h固化的样品在70℃3h 后固化中固化较完全。但70℃3h固化后再经过80℃2h的后固化Tg值明显降低。说明环氧树脂固化工艺存在最佳固化条件,当固化温度和固化时间超过最佳条件,其固化物的玻璃化转变温度会出现降低。3.2不同固化条件对力学性能的影响

不同固化条件下环氧树脂浇铸体的拉伸、弯曲载荷-位移曲线如图1-8所示,从图中拉伸和弯曲的载荷-位移曲线观察在初步固化反应结束后样件测试的载荷-位移曲线分散性较大,再进行较高温度的后固化其载荷-位移有很好的重合度,可以断定后固化可以使样件达到较好的力学均一性。从拉伸载荷-位移曲线观

察40℃10h样件直接断裂无屈服阶段,样条的断裂伸长率为6.58%,比其它几组条件数据值要低,说明此条件可能固化温度较低反应物只形成了分子量不高的大分子交联体,没有充分交联成网络结构。

图1 40℃10h拉伸载荷-位移曲线图2 40℃10h70℃3h拉伸载荷-位移曲线

图3 70℃3h拉伸载荷-位移曲线图4 70℃3h80℃2h拉伸载荷-位移曲线

图5 40℃10h弯曲载荷-位移曲线图6 40℃10h70℃3h弯曲载荷-位移曲线

图7 70℃3h弯曲载荷-位移曲线图8 70℃3h80℃2h弯曲载荷-位移曲线对环氧浇铸体进行静力学性能测试,通过测试拉伸、弯曲、压缩的强度和模量比较4种固化条件下环

氧固化物性能的变化,如表3。

表3 不同固化制度测得力学性能

抗拉强度(Mpa) 62.20 69.44 68.01 65.98

弹性模量(Mpa) 3148.92 3152.76 3060.06 2748.35

最大载荷伸长率% 6.58 7.83 7.26 7.20

弯曲强度(Mpa) 97.42 111.76 79.84 94.13

弯曲模量(Mpa) 3305.16 3151.17 3013.18 2866.83

压缩强度(Mpa) 73.16 88.24 83.31 81.46

弹性模量(Mpa) 2367.30 2418.10 2370.91 2085.80 力学性能测试结果见表3。表3中的数据是所测试数据的平均值,可以看出环氧固化体在40℃10h70℃3h的各项拉伸、弯曲和压缩的强度及模量综合数据是4组工艺条件下最优的。本固化剂是脂肪族胺和芳香胺的混合物且脂肪胺占有主要成分。在温度较低时固化,伯胺反应占有绝对优势且叔胺本身存在空间位阻效应使得反应体系难以充分形成体形交联。在40℃10h固化完后再进行70℃3h后固化测得拉伸强度升高至69.44Mpa,在高温后固化中大分子链进一步交联,使得分子链之间交联在一起,提高体系的交联密度。经过70℃3h后固化其抗拉强度、弯曲强度和压缩强度分别较40℃10h固化提高了11.64%、14.72%和20.61%。

本环氧固化剂是以多元胺为主体的固化剂,首先是伯胺的活泼氢与环氧反应本身生成仲胺,再进一步与环氧反应生成叔胺,最后形成交联的网络结构。伯胺基、仲胺基易发生反应[4],叔胺具有催化机能由于空间位阻现象使得在固化温度较低时反应中一般是伯胺基优先与环氧基进行反应,形成带有支链较少的大分子,而叔胺则较难参与反应。在70℃固化时,由于反应温度高,分子运动剧烈环氧基与伯胺基反应的优先程度降低,伯胺反应优先的情况下且高温下分子运动剧烈叔胺的空间位阻效应降低,链增长反应和分子间的交联反应同时进行,使得大分子迅速交联成体型网络结构。随着黏度上升体系迅速固化,分子之间作用力没有达到平衡状态,整个体系内应力较大,样件的力学分散性较大,且由于内应力的存在使得力学性能较40℃10h70℃3h测试的结果要低。由于高温反应体系反应剧烈,造成分子量均一性较差,所以70℃3h80℃2h的模量相对较低。40℃固化分子间反应较温和,体系内的分子量分布较均一,所以再经过70℃3h后固化使得体系充分交联,这样体系内的应力较低,且分子量也比较均一,所以样件在强度和模量上均可以达到较好的性能。

4 结论

1、本环氧树脂体系固化存在最佳固化条件,环氧Tg值不是随着固化温度的升高而升高,在经过70℃3h 固化,固化物的Tg值为79.69℃,当对其再经过80℃2h后固化其Tg值降至69.46℃。说明固化温度超过环氧最佳的固化范围其环氧的Tg值出现降低。

2、环氧在初步固化完成后内应力较大需要通过更高温度后固化来降低体系的内应力,通过拉伸和弯曲载荷-位移曲线观察,经过更高温度后固化的样件载荷-位移曲线分散性较小,样件的力学均一性较好。

3、由于固化剂体系以脂肪族多元胺为主体掺有少量芳香胺的混合物,40℃室温固化时大分子以线性反应为主,固化体系交联不完全,再经过高温后固化大分子充分交联支化。70℃中温反应链增长和大分子交联同时进行,固化反应快固化体系的分子量均一性差,且高温固化后大分子上带有的支链较多,虽然在进行更高温度后固化,但大分子带有较多支链分子运动困难,所以力学性能较40℃10h70℃3h低。

参考文献

[1] 叶鼎铨.全球风电复合材料发展概况[J].玻璃纤维,2009,1:33-39.

[2] 张宝华,叶俊丹,陈斌等. 固化温度对环氧树脂固化物性能的影响[J].塑料工业,2009,9:64-66.

[3] Kim H J,Hang C S. Buckling mad post buckling behavior of composite laminates with a de-lamination[J].Compos Sci Techn,1997,57:555

[4] 陈平,王德中. 环氧树脂及其应用[M].北京.化学工业出版社,2004.50-53

[5] 闫浩忠,李晶.聚合物玻璃化温度[J]. 防腐保温技术,2009,17:19-20.

酚醛树脂的固化性能(技术汇总)

酚醛树脂的固化性能(技术汇总) (一)定义 酚和醛在合成反应设备中,通过加成和适当缩聚反应所得到的树脂,通常都是分子量不高的低聚物和各种羟甲基酚的混合体系,虽然Novolaks及Resoles以如上节所述,结构上是有差异的,但从物性上它们均应为可溶及可熔。这样的可溶、可熔性使得它们便于浸渍填充增强材料制成各种类型的塑料用于生产形态及性能多种多样的塑料制品,也便于用作黏结剂、成模剂、功能性助剂等应用于耐火材料、铸造造型材料、摩擦材料、涂料、电子封 装材料等多种府用领域。 然而,酚醛树脂只有在形成交联网状(或称体型)结构之后才具有优良的使用性能,包括力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、热稳定性等。 酚醛树脂的固化就是使其转变为网状结构的过程,表现出凝胶化和完全固化的两个阶段,这一转变不仅是物理过程,更要强调的是,这是一个化学过程。所以酚醛树脂的固化绝不是熔体冷却到熔点以下的一般意义上的固化,而是高分子化学概念上的由线(支)型分子交联(cure)成网状分子导致失去可溶、可熔性的固化。 酚醛树脂固化后,在获得优良物理性质的同时,又失去了可溶、可熔性,不再有可加工性。因而其固化过程必然应在以酚醛树脂(Novolaks或Resoles)为黏结剂组成的塑料、油漆涂料及各种各样工程材料的使用或成型过程中完成。 正由于酚醛树脂的固化过程本质上是一种化学反应过程,所以表现出以下一些特点: (1)树脂在固化前的结构因素(组成、分子量大小、反应官能度等)影响显著; (2)固化反应受催化剂、固化剂、树脂pH值等的影响显著;(3)固化过程有热效应;(4)固化速率受温度、压力的影响显著;(5)固化过程有副产物(如水、甲醛等)产生;(6)固化反应是不可逆过程。 (二)热塑性酚醛树脂固化 Novolak型树脂的结构,一般可表示为: n一般为4~12,其值大小与起始反应原料中苯酚过量多少及反应时间有关。工业生产的此类树脂视应用领域不同而控制掌握n的大小,也就是分子量的大小。例如当竹值平均为5时,其平均分子量(Mn)约在500左右。

复合材料风电叶片先进制造技术研究现状

复合材料风电叶片先进制造技术研究现状 摘要:在风电行业中,材料的选择对叶片的性能有重要的影响。随着科技水平 的进步,复合材料自出现就得到了认可,并在发展中快速推广,作为风电叶片复 合材料有自身优势。复合材料风电叶片也比常规材料风电叶片有更好的性能,因 此获得了广泛的应用。本文将围绕复合材料风电叶片的制造和发展进行分析,以 供参考。 关键词:复合材料;风电叶片;制造;发展 1.前言 当前,自动化技术在逐渐向制造业慢慢渗透,推进了制造业进入了自动化的 行业。为了抓住这个千载难逢的机会,我国的各个行业都在积极探索先进的自动 化技术,促进制造行业的快速转型,促进发展。 2.自动化智能化制造技术 2.1智能温控模具技术 模具是形成叶片的关键。现有的叶片模具加热方法通常是电加热或水加热。 电加热重量轻,温度迅速升高,并且可以轻松实现灵活的控制。它具有低成本的 水加热和稳定的温度控制能力。然而,这两种常规加热方法的缺点是不能实时反 映模具工作表面的温度。在叶片成型过程中,特别是在固化阶段,模具表面温度 的准确性直接影响叶片材料的最终性能。如果叶片的固化温度过低且固化程度不足,则产品性能将无法满足设计要求。如果温度太高,树脂的反应可能会恶化, 热量可能会集中,并且模具和产品可能会报废。因此,能够智能地控制和调节温 度的模具对于确保风力涡轮机叶片制造的可靠性至关重要。 2.2自动铺放技术 如今,复合风叶片的组件生产以劳动力手工作业为主,包括蒙皮,玻纤布、 腹板和大梁,沉重、复杂并且难以准确放置。有效地保证铺层的平坦度并不容易,并且最终叶片的质量和性能不稳定。由于叶片的尺寸较大且布局复杂,因此很难 将自动布局应用于叶片生产,因此,近年来,这项技术是划时代的并且已得到广 泛应用。 (1)主梁自动铺放及成型技术 主梁是叶片的主要承重组件,通常在铺设过程中不能有褶皱,并且需要很高 的放置精度,因此需要很长时间。通常,大叶片主梁层需要大约2个小时的铺设 时间。 (2)壳体自动铺放技术 当前,铺设玻纤布的主要方法是使用手工来铺设,但是耗时长,并且在铺设 过程中需要手动调节和铺设。由于用手拉动玻璃纤维布,因此会发生玻璃纤维布 的变形及其对产品质量的影响等问题。用于风力发电叶片的自动铺设装置主要包 括机械臂,放置头,光纤交叉输出,光纤交叉切割,压缩,光学位置检测,3D激光扫描仪。在此过程中,压辊在每个输出设备顶部和底部的反向移动以及织物上 的相对压力允许织物的运输。在机械臂的驱动下,铺层沿着导轨移动,从而完成 了在模具中铺布。 2.3自动打磨技术 目前,复合风轮机叶片的打磨主要是人工打磨,劳动强度大,污染环境,粉 尘对人体有害。当前,正在开发各种自动研磨技术和设备,其基本上使用机器人臂,自动引导车辆或导轨,智能控制系统,传感器等来根据预设程序来定位和定

风电叶片灌注树脂固化性能的影响

风电叶片灌注树脂固化性能的影响 刘魁1,杨孚标2,冯学斌1,雷志敏1,杜雷1,梁自禄1 (1.时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲412007;2. 国防科学技术大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073) 摘要:采用不同固化条件固化环氧浇铸体,对其进行玻璃化转变温度和静力学性能测试,研究不同固化条件对环氧固化物性能的影响。测试结果显示Tg存在最佳值。通过测试结果可知环氧树脂在40℃10h预固化后再经过70℃3h后固化测得的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别较40℃10h固化提高了11.64%、14.72%和20.61%,可以达到更好的固化性能。通过研究环氧浇铸体拉伸和弯曲载荷-位移曲线,发现固化后的环氧树脂经过更高温度的后固化可以有效降低体系内的应力,获得更好更均匀的性能。 关键词:环氧树脂;固化工艺;力学性能;玻璃化转变温度 Study on the curing properties of wind blade epoxide resin LIU Kui1,YANG Fubiao2,FENG Xuebin1,LEI Zhimin1,DU Lei1,LIANG Zilu1 (1.Zhuzhou Times New Materials Science and Technology Co,Ltd,Zhuzhou 412007,China;2.National Univ. of Defense Technology ,College of Aerospace and Material Engineering , Changsha 410073,China) Abstract: Cured the epoxide resin castings under different processes, tested the static mechanical properties and glass transition temperatures to study the influence on epoxide resin casting properties by different curing processes. The test results show that the best value of Tg is existing. The tensile strength, flexural strength and compressive strength of the epoxide resin casting under the process of 40℃ 10h pre-curing and 70℃3h post-curing are increased by 11.64%, 14.72% and 20.61% respectively comparing with the one under the curing process of 40℃10h. Obviously, the former one has better properties. It is found that the internal stress of epoxide resin casting can be effective reduced by post-curing process of a higher temperature, and this process also bring us better and more homogeneous epoxide resin properties. Keywords:epoxide resin, curing process, mechanical property, glass transition temperature 1概述 随着风电叶片的快速发展,环氧树脂大量的应用于叶片的生产中,环氧树脂作为叶片成型的主要基体材料能提供良好的力学性能[1]。固化温度对固化物的性能具有重要影响[2],同一种树脂在不同固化条件下固化可能性能相差极大,因此需要寻求最佳固化制度[3]。固化不好的环氧树脂存在交联密度不均一、内应力大、质脆和抗冲击性差等缺点,在很大程度上限制了它在风电叶片上的应用。 固化反应属于化学反应,受固化温度影响很大,温度升高反应速度加快,但固化温度过高常使固化物性能下降,所以存在固化温度上限,必须选择合适的固化速度和固化物性能折中的温度作为合适的固化温度。按固化温度可以把固化剂分为四类:1)在室温下固化的固化剂;2)在室温至50℃固化的室温固化剂;3)在50℃-100℃的中温固化剂;4)在100℃以上的高温固化剂[4]。为了更好的保证环氧灌注树脂在叶片 作者简介:刘魁,男,硕士,高级工艺师,主要从事复合材料风力发电叶片的工艺研究

环氧树脂的固化

实验五 环氧树脂的固化 化工系 毕啸天 2010011811 一、实验目的 1.了解高分子化学反应的基本原理及特点 2.了解环氧树脂的制备及固化反应的原理、特点 二、实验原理 热固性树脂是一类重要的树脂材料,环氧树脂(epoxy resins )就是其中的一大品种。含有环氧基团的低聚物,与固化剂反应形成三维网状的固化物,是这类树脂的总称,其中以双酚A 型环氧树脂产量最大,用途最广。它是由环氧氯丙烷与双酚A 在氢氧化钠作用下聚合而成。根据不同的原料配比,不同反应条件,可以制备不同软化点、不同分子量的环氧树脂。其通式如下: CH 2 CH CH 2 O C CH 3 CH 3 OCH 2CHCH 2 OH n C CH 3CH 3 OCH 2 CH CH 2 O 环氧树脂通常用下面几个参数表征: 1.树脂粘度 2.环氧当量或环氧值 3.平均分子量和分子量分布 4.熔点或软化点 环氧值是表征环氧树脂质量的重要指标。它表示每100g 环氧树脂中含环氧基的摩尔数。我国环氧树脂部颁牌号中的两位数字是该牌号树脂的平均环氧值×100,所以部颁牌号可以很简明的表示出该环氧树脂的主要特征。 环氧树脂的结构中末端的活泼的环氧基和侧羟基赋予树脂反应活性,双酚A 骨架提供强韧性和耐热性;亚甲基链赋予树脂柔韧性;羟基和醚键的高度极性,使环氧树脂分子与相邻界面产生了较强的分子间作用力。双酚A 型环氧树脂综合性能好,因而用途广泛,商业上称作“万能胶”。 环氧树脂在未固化前呈热塑性的线性结构,通过与固化剂发生化学反应,形成网状结构的大分子,才具有使用价值。环氧树脂固化物的性能除了取决于自身的结构特性以外,还取决于固化剂的种类。此外固化物性能还受固化反应程度的影响。采用的固化条件不同,交联密度也会不同,所得固化物的性能也各异。环氧树脂的固化剂种类很多,不同的固化剂,其交联反应也不同。 未固化的环氧树脂是粘性液体或脆性固体,没有实用价值,只有与固化剂进行固化生成交联网络结构才能实现最终用途。环氧树脂与固化剂的反应,除了一般的脂肪胺和部分脂环胺类固化剂可以在常温固化外,其它大部分脂环族胺和芳香胺类以及全部的酸酐类固化剂都需要在较高的温度下经过较长的时间才能发生固化交联反应。为了降低固化温度,使用促进剂是必要的,适用于胺类和酸酐类固化环氧树脂的促进剂可分为亲核型、亲电型和金属羧酸(或乙酰丙酮)盐三类。环氧树脂的固化反应是通过环氧基的开环反应完成的,末端基为环氧基的树脂可以和多种含活泼氢的化合物反应。活泼氢对环氧化合物的作用先是在环氧基的 氧原子上引起质子的亲电附加,生成H 3O +离子,此反应非常迅速,在此H 3O + 离子的作用下进行亲核进攻,使环氧基开环。含有活泼氢的化合物有醇、酚、羧酸、硫醇、酰胺、脲类和异氰酸酯等,上述反应并不需要消除小分子就能使链增长或交联,因此环氧树脂比其它类型

风力机叶片翼型的研究现状与趋势

风力机叶片翼型的研究现状与趋势 风能作为一种可再生能源,在煤、石油和天然气等非可再生能源日益耗竭以及全世界对可持续发展要求的情况下,正越来越来受到世界各国的关注。风电技术复杂,风力发电机组的叶片作为捕获风能最直接的部件,其价值占到整机价值的25%左右。叶片的直径、弦长、各截面翼型选择、纵向的扭角分布等都会影响到叶片的气动性能,进而影响风轮的功率输出。而叶片的结构、材料和工艺直接影响风机的强度、疲劳、震动、载荷及成本等。因此,设计良好的叶片,翼型应该具有较佳的空气动力学性能,良好的结构和制造工艺,这样风力发电机组才能稳定运行并具有高的功率输出[1-3]。目前,因为风力发电机组向着更高的额定功率发展,最大的叶轮直径已经达到125m,风电机组对叶片的气动性能、结构和工艺提出了更高的要求。 一、国外发展与研究状况 风机翼型的设计分析理论从根本上决定风机整体的功率特性和载荷特性。因为其重要性,翼型设计分析理论的研究一直是世界各国专家和学者的科研热情所在。风机翼型的发展来源于低速应用的翼型,如滑翔机翼型。早期的低速翼型运用在风机上有WortmannFX-77翼型和NASALS翼型。在20世纪80年代,因为美国国家可再生能源实验室(NREL)的Tangler和Somers发展了许多的NREL翼型,对促进风机翼型的发展做出了很大贡献。同时,他们也提出了翼型的反设计方法。对NREL系列翼型的相关阐述可以在NREL一系列报告中找到。后续的瑞典的Bj·rkA发展了FFA-W系列的翼型,荷兰代尔夫特理工大学的TimmerWA和vanRooij也对风机翼型的发展做出了贡献,发展了DU系列的翼型。20世纪90年代中期,丹麦Risφ风能重点实验室开始研制新的风机翼型,到目前为止已经发展出了Risφ-A1,Risφ-P和Risφ-B1三种翼型系列。 翼型研究包括两方面,翼型分析和翼型优化设计。翼型分析是研究翼型气动性能,是翼型优化设计的基础。翼型设计有两种方法,包括直接数值优化设计方法和反设计方法。直接数值优化设计方法将CFD跟最优化设计理论结合起来,以升力或者升阻比为目标函数,通过不断修正翼型的几何形状,获得目标函数所要求的气动性能最佳的翼型几何形状。反设计方法的目标函数主要是目标压力分布,首先要给定一个基础翼型,通过翼型几何和流体控制方程,不断逼近所需的目标压力分布,从而得到满足给定流场分布的翼型几何。Jacobs的翼型设计方法是最早的翼型反设计方法,用这种方法设计的NACA6系列的翼型至今都在用。德国的学者Mangler(1938)和英国学者Lighthill(1945)首先提出基于保角变换的翼型反设计方法,但是计算冗长。Mangler和Lighthill的方法而且有三个重要缺点:基于保角变化的翼型反设计方法只能指定需要的翼型表面速率分布作为翼型保角变换后圆角坐标的一个函数,而不是翼型表面弧长的一个函数;并且因为指定的速率分布有三个积分限,需要定义三个自由参数,会导致不合理的速率分布和不合理的翼型形状;理论本身是单点反向翼型设计方法(速率分布只能在单个攻角下获得),不满足多点反设计的需要。20世纪60年代后,随着计算机技术的发展,翼型反设计方法更多地强调通过计算机辅助翼型设计。美国NREL的Eppler和Somers编了一个

风电叶片质检工序步骤

风电叶片质检工序步骤 质检员:做好工序检验,及时纠正工序差错,保证过程质量,减少返工、返修浪费;负责调查质量检验技术现状;参与质量分析、编制质量控制计划,设计质量控制卡,确定质量控制点;负责确认质量事故现象,参与调查质量事故,分析质量事故原因,编制质量事故报告;负责产品质量状态标识工作,严格控制不良品,确定质量问题、跟踪验证质量问题的解决情况 1、模具清理 叶片脱模后,用刀具清理模具上沾的真空膜以及残留的胶,或用吸胶毡擦拭模具上的粉层,擦拭干净后会用洁膜剂清理模具(通常只是边缘)。 2、脱模剂 模具清理好后,涂一层脱模剂,其固化需要等待一段时间方可铺层。脱模剂的作用在于在模具表面形成一个致密层,使得模具更加容易和叶片分离,达到脱模的效果。 3、部件 整只叶片一般可分为蒙皮、主梁、翻边角、叶跟、粘接角等各个部件,其中主梁、翻边角、叶跟、粘接角等用专用模具进行制作。等将各个部件制好后,在主模具上进行胶接组装在一起,合模后加压固化后制成一整只叶片。 4、主梁 主梁是在单独的模具上成型的,铺放主梁时需要工装对其进行精确定位,并保证经过打磨处理及表面清洁。主梁在切割车间转运到蒙皮车间后需要人工脱模,然后要剥离脱模后残余的一些附着物。最后用布擦拭表面。 5、腹板 PVC泡沫有较高的剪切模量,组成的结构有良好的刚度特性,主要增加截面刚度。上下两层纤维布,中间是泡沫板形成夹芯结构,铺放时需要保证各块PVC板材之间连接紧密。 6、玻璃纤维铺层制作 首先铺脱模布,然后是覆盖整个模具的大布,叶根区域铺设错层,主梁的错层与叶根错层镶嵌。主梁下面需要铺设连续毡,以便导流。主梁通过工装定位后,两旁的轻木和泡沫的位置就有了基准,芯材的位置正确之后,才能保证前缘的单向布铺设正确。此过程需要注意铺放位置正确,搭接尺寸足够。另外还需注意(抽真空时也要留意),叶根增强铺层有几十层,是最容易产生对结构强度影响比较大的褶皱的地方。 7、真空材料 纤维布铺设完成后,需要依次铺设脱模布、带孔隔离膜、导流网、导流管和螺旋管、溢流管、一层真空、吸胶毡、二层真空。脱模布和隔离膜主要起真空灌注工艺结束后更好地去除真空辅料的作用。导流网能更好地排除真空体系中残留的空气,并且能够使树脂均匀地渗透到所生产产品各部位,对灌注的效果和速度都有较大影响。在导流网上方布置有导流管,导流管通过进胶盘连通进胶管;在远离且低于导流管的位置有流管,流管连接抽气管,抽气管连接真空泵和压力表。在以上材料的上方盖至少一层真空袋。打两层真空袋是为了确保抽真空的效果。一层真空上方可放吸胶毡以加快抽真空。真空袋把整个产品密封起来,使得整个系统处于负压状态,以便达到真空灌注的工艺要求。 8、粘接角工装

风电叶片的改进

风电叶片的改进 传统能源资源的大量使用带来了许多的环境问题和社会问题,并且其存储量大大降低,因而风能作为一种清洁的可循环再生的能源,越来越受到世界各国的广泛关注。风力发电机叶片是接受风能的最主要部件,其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素,其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”,风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比,增加长度可以提高单机容量,但同时会造成发电机的体积和质量的增加,使其造价大幅度增加。并且,随着叶片的增大,刚度也成为主要问题。为了实现风力的大功率发电,既要减轻叶片的重量,又要满足强度与刚度要求,这就对叶片材料提出了很高的要求。 1 碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用,进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻,疲劳强度和机械性能好,能够承载恶劣环境条件和随机负荷,目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯(环氧)树脂。但随着大功率发电机组的发展,叶片长度不断增加,为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架,就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为,玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限,不能满足大型叶片的要求,因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1)提高叶片刚度,减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%,强度大40%,尤其是模量高3~8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明,一个旋转直径为120m的风机的叶片,由于梁的质量超过叶片总质量的一半,梁结构采用碳纤维,和采用全玻璃纤维的相比,质量可减轻40%左右;碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析,采用碳纤维/玻璃纤维混杂增强方案,叶片可减轻20%~30%。Vesta Wind System 公司的V90型3.0 MW发电机的叶片长44m,采用碳纤维代替玻璃纤维的构件,叶片质量与该公司V80 型2.0MW发电机且为39m长的叶片质量相同。同样是34 m长的叶片,采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为5800kg,采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg,而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。其他的研究也表明,添加碳纤维所制得的风机叶片质量比采用玻璃纤维的轻约32%,而且成本下降约16%。 2)提高叶片抗疲劳性能 风机总是处在条件恶劣的环境中,并且24h处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明,碳纤维合成材料具有良好的抗疲劳特性,当与树脂材料混合时,则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。 3)使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率 使用碳纤维后,叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能,减少对塔和轮轴的负载,从而使风机的输出功率更平滑更均衡,提高能量效率。同时,碳纤维叶片更薄,外形设计更有效,叶片更细长,也提高了能量的输出效率。 4)可制造低风速叶片 碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度,从而制造适合于低风速地区的大直径风叶,使风能成本下降。 5)可制造自适应叶片 叶片装在发电机的轮轴上,叶片的角度可调。目前主动型调节风机的设计风速为13~15m/s(29~33英里/h),当风速超过时,则调节风叶斜度来分散超过的风力,防止对风机的损害。斜度控制系统对逐步改变的风速是有效的。但对狂风的反应太慢了,自适应的各向异性叶片可帮助斜度控制系统,在突然的、瞬间的和局部的风速改变时保持电流的稳定。自适

【CN109968689A】一种用于预埋型风电叶片叶根的灌注系统及灌注成型工艺【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910338747.0 (22)申请日 2019.04.25 (71)申请人 株洲时代新材料科技股份有限公司 地址 412000 湖南省株洲市天元区海天路 18号 (72)发明人 郭志强 侯彬彬 蒋华 崔志刚  王运河 黄怀勇 葛凯  (74)专利代理机构 长沙朕扬知识产权代理事务 所(普通合伙) 43213 代理人 钱朝辉 (51)Int.Cl. B29C 70/36(2006.01) B29C 70/54(2006.01) (54)发明名称 一种用于预埋型风电叶片叶根的灌注系统 及灌注成型工艺 (57)摘要 本发明公开了一种用于预埋型风电叶片叶 根的灌注系统,包括铺设于叶根壳体内表面玻纤 布上的一层或多层导流网,所述导流网表面设有 真空袋膜,所述导流网与真空袋膜之间设有相交 且垂直布置的展向注胶欧姆管和弦向注胶欧姆 管,所述展向注胶欧姆管和弦向注胶欧姆管相交 处设有注胶口。本发明还相应提供一种风电叶片 叶根的灌注成型工艺。本发明的灌注系统采用呈 T型布置的展向注胶欧姆管和弦向注胶欧姆管, 仅需2根注胶管和1个注胶口,树脂有展向流动和 弦向的流动配合,保证叶根灌透,灌注过程只需 开管一次易于操作控制,解决了多根注胶管开关 时机不易控制,而出现包流导致浸润不良的问 题, 同时也降低了多个注胶口灌注漏气风险。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 109968689 A 2019.07.05 C N 109968689 A

权 利 要 求 书1/1页CN 109968689 A 1.一种用于预埋型风电叶片叶根的灌注系统,其特征在于,包括铺设于叶根壳体内表面玻纤布(1)上的一层或多层导流网(2),所述导流网(2)表面设有真空袋膜,所述导流网(2)与真空袋膜之间设有相交且垂直布置的展向注胶欧姆管(3)和弦向注胶欧姆管(4),所述展向注胶欧姆管(3)和弦向注胶欧姆管(4)相交处设有注胶口(5)。 2.根据权利要求1所述的灌注系统,其特征在于,所述导流网(2)包括慢速导流网(21)和快速导流网(22),所述导流网(2)为两层,由下至上依次为慢速导流网(21)和快速导流网(22)。 3.根据权利要求2所述的灌注系统,其特征在于,所述慢速导流网(21)为160±10g/m2的编织型慢速导流网,所述快速导流网(22)为200±10g/m2的挤压型快速导流网。 4.根据权利要求2所述的灌注系统,其特征在于,所述慢速导流网(21)的展向起点与叶根部法兰盘(10)之间的距离d1为100±20mm,展向终点与叶根部法兰盘(10)之间的距离d2为1100±20mm,弦向与叶根部前后缘分型线之间的距离d3分别为50±20mm。 5.根据权利要求2所述的灌注系统,其特征在于,所述快速导流网(22)的展向起点与叶根部法兰盘(10)之间的距离h1为150±20mm,展向终点与叶根部法兰盘(10)之间的距离h2为1050±20mm,弦向与叶根部前后缘分型线之间的距离h3分别为100±20mm。 6.根据权利要求1-5任一项所述的灌注系统,其特征在于,所述展向注胶欧姆管(3)的展向起点与叶根部法兰盘(10)之间的距离f1为200±20mm,展向终点与叶根部法兰盘(10)之间的距离f2为1050±20mm,弦向与大梁后缘边平齐。 7.根据权利要求1-5任一项所述的灌注系统,其特征在于,所述弦向注胶欧姆管(4)的展向起点与叶根部法兰盘(10)之间的距离k1为200±20mm,弦向与叶根部前后缘分型线之间的距离k3分别为150±20mm。 8.根据权利要求1-5任一项所述的灌注系统,其特征在于,所述内表面玻纤布(1)表面、导流网(2)底部还设有脱模布和带孔隔离膜,所述脱模布设于内表面玻纤布(1)表面,所述带孔隔离膜设于脱模布表面。 9.根据权利要求1-5中任一项所述的灌注系统,其特征在于,所述展向注胶欧姆管(3)和弦向注胶欧姆管(4)下铺放有防压痕板。 10.一种风电叶片叶根的灌注成型工艺,其特征在于,包括以下步骤: (1)在成型模具上依次铺设叶根壳体外表面玻纤布(6)、预埋螺栓套(7)、内表面玻纤布 (1),再在内表面玻纤布(1)表面依次铺设脱模布与带孔隔离膜; (2)在带孔隔离膜表面铺设导流网(2); (3)在导流网(2)上布设展向注胶欧姆管(3)和弦向注胶欧姆管(4),并在展向注胶欧姆管(3)和弦向注胶欧姆管(4)相交处设置注胶口(5); (4)覆盖真空袋膜,制作真空系统; (5)利用真空灌注法从注胶口(5)灌注,固化成型,脱模即得到风电叶片叶根。 2

风电叶片在线检测技术研究进展

南?京?工?业?职?业?技?术?学?院?学?报Journal?of?Nanjing?Institute?of?Industry?Technology 第18卷第2期2018年6月Vol.18,No.2Jun.,2018 风电叶片在线检测技术研究进展 吴国中,李?镇?,宋增禄 (南京工业职业技术学院?电气工程学院,江苏?南京?210023)? 摘?要:就风电设备运行过程中风机叶片的在线检测技术进行了讨论。叶片在线检测主要有两大类,分别是以应变、声发射等传感器检测为核心的侵入式检测和以图像检测为代表的非侵入检测,探讨了这两种检测模式中风电叶片损伤检测的实验手段以及损伤特征提取和识别的算法。关键词:风电;叶片;在线检测 中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1671-4644(2018)02-0004-05 风电技术在展现出其独特优势的同时也存在一些问题。由于风力发电场通常位于较偏远的陆地、海岸或者海上,环境恶劣且无人值守,其运行状态的监测面临较大挑战。目前已有的在线监测、控制、调度技术为风电场的正常平稳运行提供了一定的保障,但是由于风电系统的复杂性、可靠性以及环境等各方面因素的影响,现有在线监控系统在风机状态信息检测的实时性、完备性、准确性等方面仍显不足,其中一个突出问题表现在风电叶片状态检测方面。 风电叶片是风力发电机的关键部件,叶片状态的检测以及寿命预测对提高风机工作效率、保障风机正常工作具有重要意义。本文将集中讨论风机叶片部分在线检测技术的研究进展。 1?侵入式检测技术 叶片在线检测主要分为两类,一类是侵入式的检测,即传感器网络需要内嵌在叶片中;另一类是非侵入式的检测,即采用光学或图像等方式实现非接触式的检测。 1.1?基于应变的检测 应变片在风电叶片在线检测中有较多应用。风电叶片在实际运行过程中会承受不同方向的载荷,导致叶片产生应变,应变的累积可能会导致叶片的宏观形变和开裂,因此在叶片的脆弱部位以及容易产生应力集中的部位,可以设置应变传感器以检测叶片的应变,从而可以直接反应叶片状态。 Jargensen?等人在2004年曾采用上百片应变传感器检测长达25米的叶片轴向应变。应变检测是一项比较成熟的技术[1] ,可以用于叶片的离线和在线测试,但是也有一些局限性。应变传感器容易失效,容易受到环境的影响甚至引起雷击,并且有的情况下不能准确反映叶片失效状况。 FBG传感器是针对传统应变传感器的不足,在风电叶片检测中引入的光纤传感器,以检测叶片的应变。较常用的是布拉格光纤光栅,其原理是利用纤芯内空间相位周期性分布的光栅形成一个窄带滤波器或反射镜,滤波器或反射镜中心频率会随外部应变而产生漂移,将频率漂移转换为应变可以准确、稳定、可靠地检测叶片的应变和疲劳状态。2007年郭等人最早利用FBG传感器网络检测叶片状态数据并应用无线技术上传[2] ,这种技术逐步发展并在一些大型风机上得到应用。FBG传感器稳定性对于叶片状态的长期检测是很有优势的,其不足在于成本高而且设备体积大,一定程度上限制了其在叶片在线检测中的应用。 1.2?基于声发射的检测 基于声发射检测叶片失效的研究已经比较广泛。声发射是材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象,叶片在外部载荷作用下产生形变,使结构内部形成应力,由于叶片应力集中而产生各种失效,如纤维断裂、微裂纹等,从而导致局域快速释放能量。用于声发射检测的传感器由压电传感器、放大器和数模转换器以及信号处理单 收稿日期:2018-04-23 基金项目:?江苏风力发电工程技术中心2016年度开放基金(编号:ZK16-03-05);江苏省品牌专业资助项目(编号:PPZY2015B189)作者简介:吴国中(1974-),男,南京工业职业技术学院副教授,工学硕士,研究方向:自动化控制及检测技术。

环氧树脂特性

环氧树脂 目录 材料简介应用特性类型分类使用指南国内主要厂商环氧树脂应用领域环氧树脂行业 材料简介 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。 应用特性 1、形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求,其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。 2、固化方便。选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在0~180℃温度范围内固化。 3、粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在,使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这也有助于提高粘附强度。 4、收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的,没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固化过程中显示出很低的收缩性(小于2%)。 5、力学性能。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。 6、电性能。固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。 7、化学稳定性。通常,固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系的其它性能一样,化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂,可以使其具有特殊的化学稳定性能。 8、尺寸稳定性。上述的许多性能的综合,使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。 9、耐霉菌。固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌,可以在苛刻的热带条件下使用。 类型分类 根据分子结构,环氧树脂大体上可分为五大类: 1、缩水甘油醚类环氧树脂 2、缩水甘油酯类环氧树脂 3、缩水甘油胺类环氧树脂 4、线型脂肪族类环氧树脂 5、脂环族类环氧树脂 复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂,而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂(简称双酚A型环氧树脂)为主。其次是缩水甘油胺类环氧树脂。 1、缩水甘油醚类环氧树脂 缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。

风电叶片真空灌注成型工艺

风电叶片真空灌注成型工艺 一、叶片成型 1.模具清理(QA check:工序的正确性;各工序涂抹到位。) 1.1 洁模剂 清洁模具表面,除油除污渍。 1.2 封孔剂 密封模具表面小气孔,防止在真空灌注过程中由于模具的漏气而造成产品气孔率大,影响产品质量。 1.3 脱模剂 在模具表面形成一层致密层,使模具更容易与产品分离,达到脱模的效果。 2.壳体外表面玻璃纤维铺层制作(QA check:铺放位置正确,搭接尺寸足够。) 铺覆两层玻璃纤维布,由于叶片形状特殊,纤维布不是整体的,某些部位会断开,这就需要两块纤维布之间进行搭接,搭接尺寸10—20cm。 3.预埋件铺放(QA check:预埋件定位准确;打磨到位;表面清洁。 3.1 主梁 主梁是在单独的模具上成型的,铺放主梁时需用工装对其进行精确定位,并保证经过打磨处理及表面清洁。 3.2 壳体泡沫芯材 PVC泡沫板有轻质高强的作用,上下两层纤维布,中间包覆泡沫板形成三明治结构,铺放时保证各快板材之间连接紧密。 3.3 根部预埋块 由于根部铺层太多、太厚,根部做二次成型,在单独的模具上成型,要保证经过打磨处理及表面清洁。 4.壳体内表面玻璃纤维铺层制作(QA check:铺放位置正确,搭接尺寸足够。) 内表面纤维布铺放时注意不要让铺好的预埋件错位,其余同外表面玻璃纤维铺层。 5.真空材料的铺放及布置(QA check:铺放位置正确。) 5.1 免打磨布 在合模过程中粘接部位需要打磨处理,提前在这些部位铺放免打磨布可以避免更多的工序,带来更好的工作环境。 5.2 脱模布 在树脂固化以后真空材料也会粘接在产品表面,不易撕除,表面经过特氟龙处理的脱模布可以更容易的去除真空材料,可以节省大量的人工并使产品表面不致被破坏。 5.3 导流网 真空灌注的时候,树脂在纤维布里的流动速度远低于在导流网上,这样可以更快的浸透更大面积的纤维布。

环氧树脂的固化原理

环氧树脂的固化原理 环氧树脂硬化反应的原理,目前尚不完善,根据所用硬化剂的不同,一般认为它通过四种途径的反应而成为热固性产物. (1)环氧基之间开环连接; (2)环氧基与带有活性氢官能团的硬化剂反应而交联; (3)环氧基与硬化剂中芳香的或脂肪的羟基的反应而交联; (4)环氧基或羟基与硬化剂所带基团发生反应而交联. 不同种类的硬化剂,在硬化过程中其作用也不同.有的硬化剂在硬化过程中,不参加到本分子中去,仅起催化作用,如无机物.具有单反应基团的胺、醇、酚等,这种硬化剂,叫催化剂.多数硬化剂,在硬化过程中参与大分子之间的反应,构成硬化树脂的一部分,如含多反应基团的多元胺、多元醇、多元酸酐等化合物. 1、胺类硬化剂 胺类硬化剂—般使用比较普遍,其硬化速度快,而且黏度也低,使用方便,但产品耐热性不高,介电性能差,并且硬化剂本身的毒性较大,易升华.胺类硬化剂包括;脂肪族胺类、芳香族胺类和胺的衍生物等.胺本身可以看作是氮的烷基取代物,氨分子(NH3)中三个氢可逐步地被烷基取代,生成三种不同的胺.即:伯胺(RNH2)、仲胺(R2NH))和叔胺(R3N). 由于胺的种类不同,其硬化作用也不同: (1)伯胺和仲胺的作用 含有活泼氢原子的伯胺及仲胺与环氧树脂中的环氧基作用.使环氧基开环生成羟基,生成的羟基再与环氧基起醚化反应,最后生成网状或体型聚合物. (2)叔胺的作用与伯胺、仲胺不同,它只进行催化开环,环氧树脂的环氧基被叔胺开环变成阴离子,这个阴离子又能打开一个新的环氧基环,继续反应下去,最后生成网状或体型结构的大分子. 2、酸酐类硬化剂 酸酐是由羧酸(分子结构中含有羧基—COOH)与脱水剂一起加热时,两个羧基除去一个水分子而生成的化合物. 酸酐类硬化剂硬化反应速度较缓慢,硬化过程中放热少,使用寿命长,毒性较小,硬化后树脂的性能(如力学强度、耐磨性、耐热性及电性能等)均较好.但由于硬化后含有酯键,容易受碱的侵蚀并且有吸水性,另外除少数在室温下是液体外.绝大多数是易升华的固体,而且一般要加热固化. 酸酐和环氧树脂的硬化机理,至今尚未完全阐明,比较公认的说法如下: 酸酐先与环氧树脂中的羟基起反应而生成单酯,第二步由单酯中的羟基和环氧树脂的环氧基起开环反应而生成双酯,第三步再由其中的羟基对环氧基起开环作用,生成醚基,所以可得到既含醚键,又含有酯基的不溶不熔的体型结构. 除了上述反应之外,第一步生成的单酸中的羧基也可能与环氧树脂分子上的羟基起酯化反应,生成双酯.但这不是主要的反应. 3、树脂类硬化剂 含有硬化基团的一NH一,一CH2OH,一SH,一COOH,一OH等的线型合成树脂低聚物,也可作为环氧树脂的硬化剂.如低分子聚酰胺.酚醛树脂,苯胺甲醛树脂,三聚氰胺甲醛树脂,糠醛树脂,硫树脂,聚酯等.它们分别能对环氧树脂硬化物的耐热性,耐化学性,抗冲击性,介电性,耐水性起到改善作用.常用的是低分子聚酰胺和酚醛树脂. (1)低分子聚酰胺不同于尼龙型的聚酰胺.它是亚油酸二聚体或是桐油酸二聚体与脂肪族多元胺,如乙二胺、二乙烯三胺反应生成的一种琥珀色粘稠状树脂.由于原材料的性质,反应组分的配比和反应条件不同,低分子聚酰胺的性质差别很大.它们的分子量在500~9000之间,有熔

风力发电机叶片的维护讲解

酒泉职业技术学院 毕业设计(论文) 11 级风能与动力技术专业 题目:风力机叶片的故障分析及维护 毕业时间:二O一四年六月 学生姓名:王立伟 指导教师:甄亮 班级:风能与动力技术(1)班 2013年11月2日

酒泉职业技术学院届各专业毕业论文(设计)成绩评定表

目录 摘要 (3) 一、风机叶片简介 (3) 二、维护叶片的目的 (3) 三、叶片产生问题的原因及故障分析 (4) (一)叶片产生问题的原因类型 (4) (二)风机叶片的常见损坏类型及诊断方法 (9) 四、叶片的维护 (13) (一)叶片裂纹维护 (13) (二)叶片砂眼形成与维护 (13) (三)叶尖的维护 (13) 总结 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)

风力机叶片的故障分析及维护 摘要:叶片是风力发电机将风能转化为机械能的重要部件之一,是获取较高风能利用系数和经济效益的基础,叶片状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率,应该引起风电企业的高度重视。风机多是安装在环境恶劣、海拔高、气候复杂的地区,而叶片又恰恰是工作在高空、全天候条件下,经常受到空气介质、大气射线、沙尘、雷电、暴雨、冰雪的侵袭,其故障率在整机中约占三分之一以上。定期检查,早期发现,尽快采取措施,把问题解决在萌芽状态是避免事故、减少风险、稳定电场收益的最有效方式。。 关键词:叶片;故障分析;维护 一、风机叶片简介 风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构,结构上分根部、外壳、龙骨三个部分。类型多种,有尖头、平头、钩头、带襟翼的尖部等。制造工艺主要包括阳模→翻阴模→铺层→加热固化→脱模→打磨表面→喷漆等。设计难点包括叶型的空气动力学设计、强度、疲劳、噪声设计、复合材料铺层设计。工艺难点主要包括阳模加工、模翻制、树脂系统选用。叶片是一个大型的复合材料结构,其重量的90%以上由复合材料组成,每台发电机一般有三支叶片,每台发电机需要用复合材料达四吨之多。 二、维护叶片的目的 风机叶片是风电机组关键部件之一,其性能直接影响到整个系统的性能。叶片工作在高空,环境十分恶劣,空气中各种介质几乎每时每刻都在侵蚀着叶片, 春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘随时都有可能对风机产生危害,隐患每天都有可能演变成事故。据统计,风电场的事故多发期多是在盛风发电期,而由叶片产生的事故要占到事故的三分之一,叶片发生事故电场必须停止发电,开始抢修,严重的还必须更换叶片,这必将导致高额的维修费用,也给风电场带来很大的经济损失。在我国风电开发还处于一个发展阶段,风场管理和配套服务机制尚不完善,尤其是风电企业对叶片的维护还没有引起充分认识,投入严重不足,风电场运转存在许多隐患,随时都会出现许多意想不到的事故,直接影响到风电场的送电和经济效益。根据对风电场的调查和有关数据分析,并参阅了许多国外风电场维护的成功经验,我们对风电场的日常维护的必要性有

环氧树脂固化剂

环氧树脂固化剂

固化剂 1.脂肪族多元胺 1.1 乙二胺(EDA) 由1,2-二氯乙烷(EDC)和氨反应制备。还可由一乙醇胺(MEA)和氨反应制备乙二胺。 对于脂肪胺,伯胺基与环氧的反应速度约为仲胺的2倍。但环氧基与伯胺的反应与生成的仲胺基和环氧基的反应几乎是同时进行的。伯胺易与空气中的二氧化碳反应生成白色的固体碳酸铵盐,不能与环氧基发生反应,但加热可以放出二氧化碳,可继续反应。 1.2 二亚乙基三胺(DETA) 在25℃下24小时内就能充分固化,7d可以达到最高值,加热进行后固化,其性能可以得到进一步改善。 二亚乙基三胺的粘度非常低,与空气接触生产白烟,环氧当量为185的双酚A型环氧树脂其计算用量为11%。在其化学计算量的当量点附近有最大的交联密度。而实际用量为化学计算量的75%即可,有助于减少固化放热。 以二亚乙基三胺固化的环氧树脂有良好的耐化学药品性。 二亚乙基三胺的变性物: 二亚乙基三胺与环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)的加成物。生成N,N’-二羟乙基二亚乙基三胺,由于加成物中含有羟基,加速了环氧树脂的固化速度,其适用期比二亚乙基三胺要短。固化放热温度随羟乙基化程度提高而降低。且改善了固化剂对树脂的溶解性,降低

了固化剂的挥发性和毒性。但其吸湿性变强。 二亚乙基三胺与丙烯晴的加成反应成为氰乙基化反应,加成后反应活性降低,适用期增长,受湿度的影响也变难。随着氰乙基化程度的增加,最高放热温度降低,树脂固化物的耐溶剂性得到改善,特别是耐氯化溶剂性能,但固化物电性能有所下降。 二亚乙基三胺与甲醛或多聚甲醛的反应称作羟甲基化反应,可制成一种低毒性的固化剂,适用期较短,适用于快速固化的要求。 二亚乙基三胺与环氧树脂及单环氧化物反应,生成具有羟基和氨基的胺加成物,由于加成物的分子量较大,挥发性小,没有胺臭味,毒性亦低,与树脂的配合量较多,称量不严格,生成的羟基具有促进其固化的作用,由于胺加成物的粘度高,使适用期变短。 二乙胺基三胺与酚、醛的反应成为曼尼期反应,三元反应生成物成为曼尼期碱。由于反应生成物的分子结构里含有酚羟基、氨基、仲胺基使得该类固化剂固化速度快,可在低温、潮湿或水下固化。 二亚乙基三胺与有机酸、有机酸酯的反应加成物 二亚乙基三胺与桐油、丙烯酸酯、水杨酸甲酯、癸二酸、二元羧酸酯、环氧油酸乙酯、环氧树脂、二酮丙烯酰胺的加成物。 三亚乙基四胺和四亚乙基五胺及其变性物,二者的蒸汽压比二亚

相关文档
最新文档