风力发电叶片用结构胶地研究进展.pdfVIP

上海市粘接技术协会第七届第。次学术年会 风力发电叶片用结构胶的研究进展 顾明泉，姚其胜、陆企亭、侯一斌 (上海康达化工新材料股份有限公司，上海，201201) 摘要：本文详细介绍了风电叶片原材料供应市场上典型的叶片结构胶种类，列出了以环氧、 乙烯基酯、聚氨酯和丙烯酸酯等四类材料为基础的代表性产品，分析了各自的特点和优势， 并从技术层面阐述了各类机构和研究人员针对材料性能改进所做的研究工作进展及发展趋 势。 关键词：风电叶片，增韧，寿命表征 0．前言 风能是重要的可再生清洁能源，风力发电是风能利用的最主要形式，对于化解可能到来 的能源危机和促进低碳经济的可持续发展具有极大战略意义。全球风电产业发展非常快，在 过去5年里，全球新增风力发电机组装机容量年均增长率超过25％，世界风能产业中心由西 欧转向北美又逐步转移至亚洲，2010年中国成为风能装机容量最大的国家，新增装机容量 达18．9GW，占全球总增容量的50．3％。对比其它新能源产业，风电无疑是发展最快的绿色能 源产业；而2010年全球风能新增装机容量仅占全球总发电量的2．5％，由此可以预见，风力 发电依然有广阔的、光明的发展前景。 作为风电设备的关键部件之一，叶片是风能转化利用的前提。为-fN造出满足结构特性、 环境适应性和设计寿命要求的高品质的叶片，原材料的选择尤为重要。胶粘剂是叶片制造原 材料中技术要求相对较高的一类，在几十米长的阴、阳模具合模时用作叶片壳体和大梁腹板 的粘接，其在操作工艺、结构成型、环境匹配和使用耐久性等多方面均有非常严格的要求， 不少企业和研究机构都进行了大量的研究，由此产生了许多技术含金量很高的研究成果。 1．新材料技术和市场产品 1．1．新材料技术分类 目前市场上研制出不同类型的可用于叶片粘接制造的胶粘剂产品。从基本化学结构分 型。 因用作结构性粘接，目前所有的风电叶片用结构胶产品均为无溶剂品种，主流产品均为 反应性双组分剂型，由此可利用双组分深度的反应性达到高强耐久粘接的效果。 65 上海市粘接技术协会第七届第一次学术年会 在所有种类的叶片胶当中，环氧类胶粘剂是应用最广、用量最大的一类，其余种类胶粘 剂也各施其能、各行其效。不同的场合对胶粘剂的选用有不同的要求，一般根据同源匹配性 原则、结构设计要求和制造工艺特点来进行选择。 1．1．1．环氧类胶粘剂 环氧树脂具有优异的机械力学和热力学性能、突出的耐介质和耐腐蚀性、高介电性和低 收缩性以及易于加工操作等诸多优点，将其作为纤维增强复合材料的基体己在风电叶片制作 成型主体材料中得到最为广泛的应用；同时由于其具有高粘接强度、高聚合度、高硬度等卓 越特点，而被作为一种高级的胶粘剂材料，在航空航天、建筑工程、机械、汽车、电子电气、 复合材料等行业领域大量使用，在风电叶片制造行业亦是如此。 EPIKOTpMGs@BPR 美国Momentive(原Hexion)公司生产的Adhesive1356系列胶粘 剂产品因其卓越的性能、稳定的品质和长期的应用经验而广受市场和客户的信赖，被立为行 135G3／BPH 业用胶技术的标杆。其中，BPR 137G属于M1j|『级叶片合模用结构胶品种，环氧风 电叶片结构胶具有粘接性强、比重轻、聚合强度高、韧性足、粘度适中、抗流挂性佳、常温 放热量小、自消泡性好等一系列优秀特征，目前是1．5MW以上风电叶片的首选。目前中国市 EPIKOTETMMGS@BPR 场的主要供应商有：美国Momentive(原Hexion)公司生产的Adhesive 135G系列，上海康达新材WD@3135／3137风叶专用胶系列；陶氏推出的结构胶产品型号为 1．1．2．乙烯基酯类胶粘剂 乙烯基酯树脂是由不饱和一元酸(如甲基丙烯酸)和环氧化合物(如双酚A环氧树脂) 通过开环加成反应制得的端基带有不饱和双键结构的一类聚合物。它兼具不饱和聚酯树脂和 环氧树脂两大类工程树脂的优点，具有包括不饱和聚酯的低粘度、易操作、可常温固化和超 强耐腐蚀性以及