叶片原材料技术及进展--高克强.pptVIP

粘接胶是叶片最关键原材料之一 粘接胶的国产化标志叶片材料技术和应用技术的成熟程度 较高的拉剪强度 较高的剥离强度 较高的断裂能和韧性 较低的收缩 较低的放热峰 合适的可操作时间 风机叶片的大型化、轻量化和低成本化已是必然的发展趋势，这就进一步要求成型工艺的创新与发展。这对我国风电产业既是机遇又是挑战，要求我们注意整合国内的复合材料的技术力量，实现技术上的跨越性发展。 目前，国产材料技术已得到长足发展，给国产材料以应用机会，是促进国产材料发展和提高的关键。 2.关注点 低温对于复合材料静态强度几乎没有影响 低温对疲劳寿命的影响几乎可以忽略不计 2.关注点 复合材料的抗疲劳性能良好 一般金属的疲劳强度为抗拉强度的40～50%，而某些复合材料可高达70～80%。复合材料的疲劳断裂是从基体开始，逐渐扩展到纤维和基体的界面上，没有突发性的变化。因此，复合材料在破坏前有预兆，可以检查和补救。纤维复合材料还具有较好的抗声振疲劳性能。用复合材料制成的直升飞机旋翼，其疲劳寿命比用金属的长数倍。 2.关注点 2.关注点 复合材料在疲劳载荷作用下，主要有四种损坏形式，即基体开裂、界面脱胶、分层及纤维断裂，其中的分层是复合材料层压板最危险的损坏形式，特别对于拉-拉货压-压载荷情况，因为压缩载荷容易使复合材料出现层失稳现象，促使分层迅速扩展。 基体的强度一般都比较低，因此疲劳损伤最初均发生在基体相内，一基体开裂损伤为主。当其达到纤维与基体的界面时被阻止。如果界面抗裂纹扩展的能力较弱，则发生界面脱胶损伤，从而形成界面裂纹。与此同时，由于纤维不可避免地存在缺陷，在疲劳载荷作用下，有缺陷的纤维发生断裂。 2.关注点 低温结冰等自然灾害条件下，结冰会造成叶片负荷加重，运行极不稳定，降低发电效率，而且表面结冰会对叶片的涂层及本体造成伤害，影响叶片的使用寿命。 涂层防冰就是利用特种涂料的物理或化学的作用，使冰熔融或者减小与叶片表面的亲和力，从而把冰从表面出去。 对防结冰涂料的检测主要有涂层接触角、涂层表面张力以及冰冻试验等。 2.关注点 随着叶片向大型化发展，要求采用高性能复合材料 玻璃纤维/环氧叶片的最大旋转直径120M; 碳纤维/环氧叶片的最大旋转直径170M。 2.关注点 风机机组正朝着大型化发展，叶片长度越来越长，捕获的风能越来越多。 玻璃纤维增强塑料风机叶片最普遍采用的复合材料。但随着叶片逐渐变大，风轮直径已突破120米，最长的叶片已做到61.5m，叶片自重达18吨。这对材料的强度和刚度提出了更加苛刻的要求。全玻璃钢叶片已无法满足叶片大型化，轻量化的要求。碳纤维或其它高强纤维随之被应用到叶片局部区域，如LM61.5m长叶片都在高应力区使用了碳纤维。由于叶片增大，刚度逐渐变得重要，已成为新一代MW级叶片设计的关键。碳纤维的使用使叶片刚度得到很大提高，自重却没有增加。 2.关注点 风电行业相互竞争加剧，要求叶片制造材料的低成本化 国产材料的进一步成熟致使叶片制造材料的低成本化 随着叶片向大尺寸的发展，要求采用高强度高模量增强材料，因此就出现了OCV的H玻纤和CPIC的TM玻纤这样的高强度高模量玻璃纤维。采用高强度高模量增强材料是叶片材料发展趋势，而且叶片多以高强度高模量玻璃纤维为主体，局部采用碳纤维的设计思路。 材料低成本化 叶片用增强材料应用趋势 3.叶片材料的新发展 目前使用的风电叶片都是由热固性复合材料制造，很难自然降解。其废弃物一般采用填埋、燃烧利用其热能或粉碎后做填料等方法处理。面对日益突出的复合材料废弃物对环境造成的危害，一些风电叶片制造商开始研究制造热塑性复合材料叶片——“绿色叶片”。 与热固性复合材料相比，热塑性复合材料具有可回收利用、质量轻、抗冲击性能好、生产周期短等一系列优异性能。若采用热塑性复合材料叶片，每台大型风力发电机所用的叶片重量可降低10％，抗冲击性能大幅度提高，制造成本至少降低1／4，制造周期至少降低1／3，且可完全回收和再利用。　 3.叶片材料的新发展 热塑性复合材料应用 但是，使用热塑性复合材料制造叶片的工艺成本较高，成为限制热塑性复合材料用于风力发电叶片的关键问题。 预计随着热塑性复合材料制造工艺技术研究工作的不断深入和相应的新型热塑性树脂的开发，安全快捷的制造热塑性复合材料叶片将逐步成为现实。 3.叶片材料的新发展 热塑性复合材料应用 近年来，风电叶片涂料技术不断发展，新技术新产品不断出现，涂料的各项性能较之传统产品都得了明显提高，虽然目前市场上溶剂型涂料还是占据主导地位，但更为符合风力发电绿色能源概念的高性能双组分水性聚氨酯涂料也在国内外的一些叶片上得到了应用，其必将成为将来的趋势。 3.叶片材料的新发展 水性涂料 耐沾污（自清洁）、防结冰： 在我国西南云贵