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環(huán)氧乙烯基酯樹脂在風(fēng)電葉片行業(yè)應(yīng)用的可行性探討
(上海富晨化工有限公司 200233)
摘要:本文論述了環(huán)氧乙烯基酯樹脂在風(fēng)電葉片制造、黏合劑、模具等方面具有的比較優(yōu)勢(shì),討論了環(huán)氧乙烯基酯樹脂在風(fēng)電葉片生產(chǎn)中的工藝性。重點(diǎn)探討了環(huán)氧乙烯基酯樹脂在國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電葉片行業(yè)中代替或部分替代環(huán)氧樹脂的應(yīng)用可能性。
關(guān)鍵詞:環(huán)氧乙烯基酯樹脂、風(fēng)力發(fā)電葉片、真空灌注工藝、可行性。
1、前言
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源,越來越受到世界各國的重視。中國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,成為繼歐洲、美國和印度之后的全球風(fēng)力發(fā)電主要市場之一。從2003年到2008年,中國風(fēng)電裝機(jī)容量快速增長:累計(jì)裝機(jī)容量從2003年末的56.7萬千瓦增加到了2008年末的1324.22萬千瓦,增加了22.3倍,而2010年新增裝機(jī)有可能突破1600萬千瓦。中國正逢風(fēng)電發(fā)展的大好時(shí)機(jī),風(fēng)電設(shè)備市場需求增加。除了風(fēng)電設(shè)備整機(jī)需求不斷增加之外,葉片等風(fēng)電設(shè)備零部件的供給能力仍不能完全滿足需求,市場需求潛力巨大。
但以如此之在的基數(shù)水平,2011年很難再現(xiàn)前幾年的翻番式增長,預(yù)計(jì)中國風(fēng)電在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)保持年均新增1500萬千瓦左右的發(fā)展規(guī)模。裝機(jī)規(guī)模增長率的下降勢(shì)必帶來競爭的加劇和結(jié)構(gòu)的調(diào)整,不論是下游的開發(fā)商還是上游的設(shè)備制造企業(yè)都面臨著增長的挑戰(zhàn)。應(yīng)對(duì)之策唯有實(shí)現(xiàn)增長方式的轉(zhuǎn)變:由關(guān)注數(shù)量和速度轉(zhuǎn)向質(zhì)量和效率,而對(duì)于上游設(shè)備制造生產(chǎn)廠家,對(duì)于技術(shù)的創(chuàng)新和探索尤為重要。
而對(duì)于目前風(fēng)電行業(yè)中使用的復(fù)合材料而言,材料與工藝是兩個(gè)最為重要的因素。本文擬就其中的應(yīng)用領(lǐng)域,探討一下環(huán)氧乙烯基酯樹脂在風(fēng)電行業(yè)制造中的應(yīng)用可行性。
環(huán)氧乙烯基酯樹脂(又俗稱“乙烯基酯樹脂”)是繼酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂之后于上世紀(jì)60年代問世的新型熱固性樹脂。環(huán)氧乙烯基酯樹脂是由環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸通過開環(huán)加成化學(xué)反應(yīng)而制得。它保留了環(huán)氧樹脂的基本鏈段,又有不飽和聚酯樹脂的良好工藝性能,它在適宜條件下固化后,表現(xiàn)出某些特殊的優(yōu)良性能,又可稱之為不飽和環(huán)氧樹脂。從環(huán)氧乙烯基酯樹脂的分子結(jié)構(gòu)可以推測(cè)它兼具不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂的優(yōu)點(diǎn)。
環(huán)氧乙烯基酯樹脂從它面世起就逐步進(jìn)入了環(huán)氧樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域,最初作為耐腐蝕樹脂,到上世紀(jì)末環(huán)氧乙烯基酯樹脂已成為防腐蝕領(lǐng)域的首選樹脂。隨著環(huán)氧乙烯基酯樹脂的性能改善和對(duì)其認(rèn)知水平的提高,環(huán)氧乙烯基酯樹脂逐漸應(yīng)用到各個(gè)復(fù)合材料行業(yè),包括游艇、運(yùn)動(dòng)頭盔等各種特殊行業(yè),自然而然,隨著風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展,環(huán)氧乙烯基酯樹脂在風(fēng)電行業(yè)也得到應(yīng)用或推廣。下面就環(huán)氧乙烯基酯樹脂在風(fēng)電行業(yè)的已應(yīng)用或可能應(yīng)用到的幾個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行可行性探討。
2、風(fēng)電葉片制作用基材
風(fēng)力發(fā)電裝置最關(guān)鍵、最核心的部分之一是葉片。葉片設(shè)計(jì)和采用的材料決定了風(fēng)力發(fā)電裝置的性能和功率,也決定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本。風(fēng)力發(fā)電葉片占風(fēng)力發(fā)電整個(gè)裝置成本的20%左右,制造葉片的材料和工藝對(duì)其成本存在著決定性影響。因此,材料的選擇、制備工藝優(yōu)化對(duì)風(fēng)力發(fā)電葉片十分重要,因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)一些葉片生產(chǎn)商均是以成本定價(jià)的。
風(fēng)力發(fā)電葉片用的材料根據(jù)葉片長度不同而選用不同的復(fù)合材料,目前最普遍采用的是玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂,并局部采用玻纖或碳纖增強(qiáng)環(huán)氧樹脂作為主承力結(jié)構(gòu)。
目前國內(nèi)一般較小型的葉片(如22m長)選用量大價(jià)廉的E-玻纖增強(qiáng)塑料,樹脂基體以不飽和聚酯樹脂為主;而較大型葉片(長度42m以上)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則需要使用碳纖維復(fù)合材料(CFRP)或碳纖維(CF)與玻璃纖維(GF)的混雜復(fù)合材料,采用真空導(dǎo)入生產(chǎn)工藝(VIP),而樹脂基體則以環(huán)氧樹脂為主,由此使得原材料成本大幅度上升。而投資的增大,又將影響到最終的發(fā)電成本。尋找大葉片生產(chǎn)原料成本降低的實(shí)現(xiàn)途徑,一直是研究人員追求和努力的方向。尋求高性能的環(huán)氧乙烯基酯樹脂代替或部分代替價(jià)格昂貴的環(huán)氧樹脂則不失為一條新路。尤其是在目前國內(nèi)葉片制造中占主導(dǎo)地位的真空導(dǎo)入工藝領(lǐng)域。
2.1、可行性
用環(huán)氧乙烯基酯樹脂替代環(huán)氧樹脂優(yōu)勢(shì)之一是可降低葉片原材料成本。據(jù)分析統(tǒng)計(jì),環(huán)氧樹脂葉片的成本占整個(gè)發(fā)電裝置成本的20%~30%,而采用環(huán)氧乙烯基酯樹脂代替環(huán)氧樹脂后,環(huán)氧乙烯基酯樹脂目前的價(jià)格約為30元/千克,環(huán)氧樹脂約為40元/千克,僅葉片材料的更換就能減少約10%的總成本,葉片主材更換后,膠衣等表面護(hù)層配套產(chǎn)品也會(huì)相應(yīng)改變,帶來的節(jié)約效果同樣可觀。據(jù)亞什蘭性能材料公司的研究人員稱,環(huán)氧乙烯基酯樹脂與環(huán)氧樹脂相比,能提高風(fēng)葉制造的經(jīng)濟(jì)性和速度。亞什蘭性能材料公司全球風(fēng)能技術(shù)負(fù)責(zé)人Kevin Lanbrych最近做出該項(xiàng)研究的報(bào)告。成本和速度是該研究強(qiáng)調(diào)的兩大優(yōu)點(diǎn)。據(jù) Lanbrych稱:“當(dāng)你把環(huán)氧葉片和環(huán)氧乙烯基酯葉片在制造中的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比時(shí),就會(huì)發(fā)現(xiàn)制造商每片葉片可節(jié)約25%~30%。
用環(huán)氧乙烯基酯樹脂替代環(huán)氧樹脂的另一優(yōu)勢(shì),即工藝性好。環(huán)氧乙烯基酯樹脂可以在不改變?cè)h(huán)氧樹脂成型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,直接替換環(huán)氧樹脂。與此同時(shí)環(huán)氧乙烯基酯樹脂與另一葉片主要用材的不飽和聚酯樹脂相類似,可借鑒現(xiàn)有不飽和聚酯樹脂制造葉片的成熟工藝。
用環(huán)氧乙烯基酯樹脂替代環(huán)氧樹脂的第三個(gè)優(yōu)勢(shì),無需進(jìn)行后固化等處理,降低能耗。另外,模具成本在葉片生產(chǎn)中所占比例很高,在更換材料后,由于無需進(jìn)行后固化等處理,將大大提高模具使用效率,相應(yīng)的模具投資成本將下降。以1.5mw的葉片為例,采用環(huán)氧樹脂為基材生產(chǎn)一片葉片約耗時(shí)兩天,而用環(huán)氧乙烯基酯樹脂只要一天。據(jù)Ashland公司報(bào)道:其最新開發(fā)的Derakane 601-200環(huán)氧乙烯基酯樹脂經(jīng)過基本測(cè)試,該樹脂相比于灌注方式生產(chǎn)風(fēng)機(jī)葉片的環(huán)氧樹脂,可使循環(huán)次數(shù)增加25%。
此外,環(huán)氧乙烯基酯樹脂與環(huán)氧樹脂的機(jī)械力學(xué)性能,抗疲勞、剛度等各項(xiàng)性能指標(biāo)接近,在與纖維增強(qiáng)等材料經(jīng)合理匹配后的復(fù)合材料性能指標(biāo)并不低于環(huán)氧體系的復(fù)合材料,可完全滿足設(shè)計(jì)要求。
同時(shí),在一些高緯度地區(qū),一到冬季,要經(jīng)受近3-4個(gè)月的低溫惡劣天氣,其運(yùn)作時(shí)的溫度為-40℃。因此材料的耐低溫特性是一個(gè)要考慮的重要特性之一,而在低溫條件下,環(huán)氧乙烯基酯樹脂的各項(xiàng)性能發(fā)生了變化,表2.1中列出了環(huán)氧乙烯基酯樹脂的各項(xiàng)性能的變化趨勢(shì)。
表2.1 環(huán)氧乙烯基酯樹脂的低溫性能變化趨勢(shì)
性 能 |
變 化 |
拉伸強(qiáng)度 |
增大 |
壓縮強(qiáng)度 |
增大 |
彎曲強(qiáng)度 |
增大 |
彈性模量 |
增大 |
伸長率 |
下降 |
收縮率 |
增大 |
總之,風(fēng)能發(fā)展到今天,成本上的壓力一直是該行業(yè)面臨的困擾。環(huán)氧乙烯基酯樹脂雖然在成本,工藝性,生產(chǎn)效率等方面有很大優(yōu)勢(shì),但其應(yīng)用開發(fā)目前還處于初級(jí)階段,國內(nèi)外企業(yè)正在積極開展環(huán)氧乙烯基酯樹脂在葉片上的應(yīng)用研究。受各種因素制約,真正大范圍的商業(yè)化生產(chǎn)尚需時(shí)日。不過,丹麥艾爾姆玻璃纖維制品有限公司、中航惠騰公司等多家葉片生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開始考慮或著手應(yīng)用環(huán)氧乙烯基酯樹脂。用性價(jià)比更高的環(huán)氧乙烯基酯樹脂逐步取代目前廣泛采用的環(huán)氧樹脂,將成為未來風(fēng)力發(fā)電葉片的發(fā)展趨勢(shì)。
2.2、葉片真空導(dǎo)入專用環(huán)氧乙烯基酯樹脂的特點(diǎn)
目前,國內(nèi)市場上已出現(xiàn)了葉片真空導(dǎo)入專用的環(huán)氧乙烯基酯樹脂,如Derakane601-200、Atlac2278和FUCHEM8202等,他們的共同特點(diǎn)是:
1) 低粘度:25℃時(shí),在100-200 mPas;
2) 長凝膠時(shí)間: 60-180 min;
3) 低放熱峰:25℃時(shí),固化放熱峰可控制在70-120 ℃之間;
4) 好的拉伸、彎曲強(qiáng)度;
5) 熱變形溫度在100-110 ℃之間;
6) 較低固含量:固體含量基本在60%左右;
這些特性,基本滿足了葉片真空導(dǎo)入的工藝要求,但是由于較低的固體含量,使得樹脂固化后的收縮率將增大。如果工藝不匹配,將會(huì)對(duì)成型后的葉片產(chǎn)生比較大的變形和收縮應(yīng)力,對(duì)葉片質(zhì)量將是個(gè)隱患。目前市場上的環(huán)氧乙烯基酯樹脂,具有低收縮和低苯乙烯含量的特點(diǎn),但國內(nèi)一些廠家為了滿足真空導(dǎo)入工藝的要求,通過加入大量的苯乙烯來降低樹脂粘度,這樣的樹脂分子架構(gòu)設(shè)計(jì)是值得商榷的。FUCHEM8202葉片專用的環(huán)氧乙烯基酯樹脂(固體含量可達(dá)65%)在滿足葉片真空導(dǎo)入的工藝要求基礎(chǔ)上,將樹脂的收縮率下降了2/3,有效彌補(bǔ)了低固含環(huán)氧乙烯基酯樹脂的不足。同時(shí)經(jīng)檢測(cè),其各種性能與國外類似產(chǎn)品相近,F(xiàn)UCHEM 8202的各類增強(qiáng)材料制作成玻璃鋼測(cè)試性能見下表。
表2.2 單向布(530g/m2,5層,2.7mm 厚)
|
FUCHE 8202 |
測(cè) 試 方 法 |
拉伸強(qiáng)度 |
489 MPa |
GB/T1447-05 |
模量 |
27.09GPa |
GB/T1447-05 |
延伸率 |
2.0 % |
GB/T1447-05 |
泊松比 |
0.34 |
GB/T3354-05 |
彎曲強(qiáng)度 |
924 MPa |
GB/T1449-05 |
模量 |
24.6 GPa |
GB/T1449-05 |
樹脂含量 |
41.4% |
GB/T2577-05 |
短梁剪切 |
55.4MPa (層間破壞) |
JC/T773-82 |
表2.3 ±45°玻纖布(玻纖布730g/m2,4層,2.8mm厚)
|
FUCHEM 8202 |
測(cè) 試 方 法 |
拉伸強(qiáng)度 |
285 MPa |
GB/T1447-05 |
模量 |
20.0 GPa |
GB/T1447-05 |
延伸率 |
1.9% |
GB/T1447-05 |
泊松比 |
0.27 |
GB/T3354-05 |
彎曲強(qiáng)度 |
457 MPa |
GB/T1449-05 |
模量 |
16.1 GPa |
GB/T1449-05 |
樹脂含量 |
42.2% |
GB/T2577-05 |
T型層間剪切 |
30.4 MPa |
GB/T1450.1 |
表2.4 0-90°復(fù)合氈(復(fù)合氈1050/m2,2層,3.0mm厚)
|
FUCHEM 8202 |
測(cè) 試 方 法 |
拉伸強(qiáng)度 |
160 MPa |
GB/T1447-05 |
模量 |
13.1 GPa |
GB/T1447-05 |
延伸率 |
1.5% |
GB/T1447-05 |
泊松比 |
0.38 |
GB/T3354-05 |
彎曲強(qiáng)度 |
567 MPa |
GB/T1449-05 |
模量 |
13.8 GPa |
GB/T1449-05 |
樹脂含量 |
50.7% |
GB/T2577-05 |
T型層間剪切 |
37.7 MPa |
GB/T1450.1 |
注:上述測(cè)試時(shí),樣品制作時(shí)采用10%MEKP和0.6%Cobalt固化系統(tǒng),加入量:固化劑1%,促進(jìn)劑0.2%,室溫固化24 hr后,再加熱固化:80℃ 2hr;120℃2hr;
2、3 RTM用環(huán)氧乙烯基樹脂
傳統(tǒng)復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片多采用手糊工藝(Hand Lay-up)制造,因此手糊工藝生產(chǎn)風(fēng)機(jī)葉片的主要缺點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)工人的操作熟練程度及環(huán)境條件依賴性較大,生產(chǎn)效率低和產(chǎn)品的而且產(chǎn)品質(zhì)量均勻性波動(dòng)較大。特別是對(duì)高性能的復(fù)雜氣動(dòng)外型和夾芯結(jié)構(gòu)葉片,還往往需要粘接等二次加工。因此,目前國外的高質(zhì)量復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片往往采用真空導(dǎo)入工藝、RTM、纏繞及預(yù)浸料/熱壓工藝制造。尤其是RTM工藝適宜中小尺寸風(fēng)機(jī)葉片的中等批量生產(chǎn)(5,000-30,000片/年);
RTM工藝屬于半機(jī)械化的復(fù)合材料成型工藝,對(duì)工人的技術(shù)和環(huán)境的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于手糊工藝并可有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量。RTM工藝特別適宜一次成型整體的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片(纖維、夾芯和接頭等可一次模腔中共成型),而無需二次粘接。與手糊工藝相比,不但節(jié)約了粘接工藝的各種工裝設(shè)備,而且節(jié)約了工作時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。
因此采用復(fù)合材料RTM樹脂傳遞模塑工藝技術(shù)替代風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片手糊制造工藝,具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、力學(xué)性能強(qiáng)等特點(diǎn)。該技術(shù)的應(yīng)用可基本解決目前手工糊制葉片制造工藝中存在的技術(shù)和質(zhì)量問題。目前國內(nèi)一些廠家采用環(huán)氧乙烯基酯樹脂成功地批量制作中小型風(fēng)機(jī)葉片或獨(dú)立機(jī)組葉片。
3、葉片的粘接與修補(bǔ)
風(fēng)機(jī)葉片成型可供選擇的工藝有:手糊、模壓、預(yù)浸料鋪放、拉擠、纏繞、樹脂傳遞模塑(RTM)和真空導(dǎo)入工藝。目前主要使用兩種:即手糊和真空導(dǎo)入。對(duì)于大型風(fēng)機(jī)葉片制作比較理想的是采用真空灌注成型工藝。
在手糊工藝中,一般采用不飽和聚酯樹脂(UPR)作為基材,在兩半葉片制作完畢后再對(duì)兩半葉片進(jìn)行拼接或粘接,這樣就存在著對(duì)葉片間的粘接技術(shù)要求。國內(nèi)在2005年葉片市場剛起步時(shí),國內(nèi)的一些大型主流葉片制造廠家就成功應(yīng)用了FUCHEM8811AT環(huán)氧乙烯基酯樹脂用于0.75MW、1.2MW葉片的粘接,而這些采用FUCHEM8811AT環(huán)氧乙烯基酯樹脂粘接劑的葉片已歷經(jīng)了多年的應(yīng)用考驗(yàn)。FUCHEM8811AT粘接劑為以低收縮環(huán)氧乙烯基酯樹脂為主要成份并加入一些功能性助劑的高觸變黏稠混合物,目前市場上也有類似的產(chǎn)品,如6100、FI-184、ENGUARD6200等。當(dāng)時(shí)保定一廠家測(cè)試了大量的國內(nèi)外材料(包括不同廠家的環(huán)氧乙烯基酯樹脂類或環(huán)氧類粘接劑),據(jù)該廠家的測(cè)試結(jié)果顯示,8811AT樹脂的粘接性能完全不遜色于環(huán)氧樹脂類粘接劑,但8811AT粘接劑卻存在一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn):在室溫固化自然條件下有更好的固化度,多次測(cè)試結(jié)果表明在室溫固化自然條件下經(jīng)放置14天后,粘接劑的理化特性可達(dá)到98%左右的理想值,這也是當(dāng)時(shí)該廠家選用該粘接劑的一個(gè)主要原因。而在手糊制作工藝中,廠家一般情況下很難采用加熱等方式對(duì)大尺寸的葉片進(jìn)行后固化處理,這樣8811AT粘接劑就顯示了其較其它粘接劑更好的技術(shù)可取性。
這類環(huán)氧乙烯基酯樹脂可用于粘接不飽和聚酯樹脂基材類葉片,具有優(yōu)良的韌性和熱穩(wěn)定性,在制作過程中具有低放熱峰和超低收縮的特性,并具有良好的操作工藝性,可廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片等到粘接,一次可成型厚度達(dá)15mm,并可適用于機(jī)器操作。表3.1是粘合劑的固化典型值:
表3.1 環(huán)氧乙烯基酯樹脂粘合劑的固化典型值
項(xiàng) 目 |
數(shù) 值 |
測(cè)試方法 |
拉伸剪切強(qiáng)度 MPa |
》4.0(FRP-FRP) |
GB/T7124-2008 |
拉伸強(qiáng)度 MPa |
40 |
GB2568-95 |
拉伸模量 MPa×103 |
3.2 |
GB2568-95 |
延伸率 % |
2.6 |
GB2568-95 |
沖擊強(qiáng)度(無缺口)KJ/M2 |
11 |
GB2571-95 |
Barcol硬度 |
36 |
GB3854-83 |
邵氏硬度D(4小時(shí)后) |
60 |
GB/T2411-2008 |
熱變形溫度 ℃ |
80±5 |
GB1634-89 |
線膨脹系數(shù)℃-1 |
6.0*10-5 |
GB/T2572-2005 |
線性收縮率% |
《0.20 |
GB/T50590 |
吸水率(7d)mg |
30 |
GB1460—78 |
注:固化條件:2%的固化劑(Butanox M-50),室溫固化24小時(shí),50℃下固化24小時(shí)。
在前幾年風(fēng)電行業(yè)的高速發(fā)展過程中,一些公司或個(gè)人也進(jìn)入了這個(gè)高速成長的葉片制作行業(yè),短短幾年間,國內(nèi)出現(xiàn)了大量的葉片制造廠家,而實(shí)際葉片制作是一個(gè)具有相當(dāng)高技術(shù)含量的工藝。經(jīng)這幾年的葉片運(yùn)行,國內(nèi)一些風(fēng)場均有發(fā)現(xiàn)一些葉片出現(xiàn)開裂、表面受損等情況;同時(shí)對(duì)于大型復(fù)合材料部件來說,運(yùn)輸或安裝本來就存在著相當(dāng)大的難度,所以有時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)葉片表面受損等的情況。上述問題的存在均要求對(duì)葉片表面或內(nèi)部進(jìn)行局部的修補(bǔ),而環(huán)氧乙烯基酯樹脂類粘接劑則是一個(gè)很好的替代選擇。國內(nèi)已有一些廠家或公司已采用或選用881AT膠粘劑進(jìn)行葉片的修補(bǔ)。
4、模具制作
作為一個(gè)高性能的基體材料,環(huán)氧乙烯基酯樹脂在風(fēng)電行業(yè)有更多的成功應(yīng)用場合,包括模具制作等。這幾年國內(nèi)許多知名的葉片廠家采用超低收縮環(huán)氧乙烯基酯樹脂(如FUCHEM881等)作為模具制作用樹脂的首選,據(jù)統(tǒng)計(jì)至少成功應(yīng)用了70套玻璃鋼模具。超低收縮環(huán)氧乙烯基酯樹脂以其具有的足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度、足夠的尺寸穩(wěn)定性、耐熱循環(huán)、耐腐蝕等獨(dú)特性能,更好地滿足了高品質(zhì)FRP產(chǎn)品的要求,其中881樹脂的最大特色是超低固化線收縮率,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)氧澆鑄樹脂線性收縮率的測(cè)定》(HG/T 2625-94)進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表4.1,并選取了富馬酸改性的某一環(huán)氧乙烯基酯樹脂進(jìn)行對(duì)比。同時(shí),美國密歇根州立大學(xué)的美國復(fù)合材料工程技術(shù)中心對(duì)該樹脂的測(cè)試結(jié)果(ASTM標(biāo)準(zhǔn))也表明,該樹脂的固化收縮率極低,該中心是選擇了一美國著名的乙烯基酯樹脂供應(yīng)商的產(chǎn)品作為對(duì)照,具體見表4.2。
表4.1 樹脂線收縮率測(cè)試結(jié)果
固化條件 |
固化線收縮率 |
|
超低收縮樹脂 |
對(duì)比樹脂 |
|
常溫固化 |
0.015% |
2.8% |
常溫固化后,80℃2Hr后固化處理 |
0.16% |
3.6% |
表4.2 樹脂體收縮率測(cè)試結(jié)果(美國方面提供)
固化條件 |
固化體收縮率 |
|
超低收縮樹脂 |
對(duì)比樹脂 |
|
CHP固化體系 |
—— |
7.18% |
MEKP固化體系 |
1.73% |
8.10% |
5、其它可能的應(yīng)用
隨著環(huán)氧乙烯基酯樹脂性能得到大家的關(guān)注和認(rèn)可,相信環(huán)氧乙烯基酯樹脂在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用會(huì)逐漸得到推廣,包括這幾年隨著海上風(fēng)電的發(fā)展,作為環(huán)氧乙烯基酯樹脂的一個(gè)基本特性——防腐蝕特性,以環(huán)氧乙烯基酯樹脂為基礎(chǔ)的涂料等重防腐蝕材料可能會(huì)在海上風(fēng)電等的一些基礎(chǔ)設(shè)施防腐蝕中得到應(yīng)用推廣,因?yàn)楫吘弓h(huán)氧乙烯基酯樹脂類涂料在海上石油平臺(tái)、港口設(shè)施等有眾多成功的應(yīng)用案例。
另外,結(jié)合我司多年來采用環(huán)氧乙烯基酯樹脂在土建方面的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),包括聚合物混凝土(polymer concrete,簡稱PC)等在內(nèi),可能會(huì)在風(fēng)機(jī)機(jī)組的樁基等基礎(chǔ)工程上得到應(yīng)用,如裂紋的補(bǔ)強(qiáng)和加強(qiáng)、灌漿等,使環(huán)氧乙烯基酯樹脂混凝土具有的超強(qiáng)抗震、抗壓、快速固化等功能得以充分發(fā)揮。這基于我司的產(chǎn)品已成功應(yīng)用于如三峽水利等的一大批基礎(chǔ)設(shè)施工程,也相信會(huì)在其它如風(fēng)電行業(yè)得到應(yīng)用。
6、綜述
綜上所述,環(huán)氧乙烯基酯樹脂應(yīng)用在風(fēng)電葉片行業(yè)中是被證明可行或可能的,自然在這方面的應(yīng)用突破尚需要樹脂生產(chǎn)廠家和葉片制造廠家的配合方能成行,這不僅可促進(jìn)國內(nèi)復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展,更比較直接的地提高國內(nèi)葉片制造廠家的市場競爭能力,因?yàn)槟壳皣庖恍┐笮腿~片生產(chǎn)廠商已經(jīng)在環(huán)氧乙烯基酯樹脂的應(yīng)用方面取得了一定的突破或?qū)嵸|(zhì)性進(jìn)展,我們國內(nèi)的公司只有迎頭趕上方能在未來風(fēng)電市場上具有更強(qiáng)的市場競爭能力。
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The discussion of vinyl ester resin’s application feasibility in windmill blade fabrication
Wang Tiantang Lu Shiping Wu Bin
(Shanghai Fuchen Chemicals Corp.,Shanghai200233, P.R.China)
Abstract: In this paper, we have a detail discussion of the technical edge and application feasibility of vinyl ester in the windmill blade fabrication including as mail material, adhesive and dies resin. Hereby we conclude vinyl ester resin could replace epoxy resin in some application cases partly or totally.
Keywords: vinyl ester resin windmill blade Vacuum Infusion Process epoxy resin formulation