CN101293970B - 风力发电机叶片用预浸料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，具体地说是风力发电机叶片用预浸料。以离型纸作为载体，涂覆环氧树脂基体，将离型纸上的环氧树脂基体加热熔融后浸渍纤维增强材料，形成预浸料，预浸料中环氧树脂基体重量含量大于等于25％，小于等于60％，纤维增强材料是±45°纤维由聚酯纱线缝编而成的双轴向经编织物；或者纤维增强材料是±45°纤维由聚酯纱线缝编而成的双轴向经编织物，并在双轴向经编织物的一个表面覆盖一层纤维毡；或者纤维增强材料是±45°及0°纤维由聚酯纱线缝编而成的三轴向经编织物；或者纤维增强材料是±45°及0°纤维由聚酯纱线缝编而成的三轴向经编织物，并在三轴向经编织物的一个表面覆盖一层纤维毡。

Description

风力发电机叶片用预浸料
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地说是一种用增强纤维制成的风力发电机叶片用预浸料。
背景技术
风力发电叶片是风电机组的核心部件之一，能够生产出优质的叶片就需要有性能优越及适宜的原材料作保证。纤维增强塑料复合材料(简称为FRP)因为具有比强度高，比模量大等优点，是作为风力发电叶片生产的首选材料。通常，生产叶片用的材料最普遍的是采用不饱和聚酯树脂或常温固化体系的环氧树脂作为基体树脂与玻璃纤维结合固化。使用不饱和聚酯树脂在生产过程中有苯乙烯等挥发物，会对环境及操作人员产生不良影响。同样用环氧树脂常温固化体系作为基体材料也存在产品的树脂含量不稳定，固化体系对人体有害，操作环境差等缺点。并且在比较低的温度下短时间内难以固化，而且粘度比较高，不利于充分浸渍厚度比较大的增强材料，同时，机械物性较差，在室温条件下不能长时间保存。
发明内容
本发明所需要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，提供一种使用环氧树脂基体、多轴向纤维经编织物制作的风力发电机叶片用预浸料，环氧树脂基体在比较低的温度下短时间内就可以固化，而且粘度比较低，易于充分浸渍厚度比较大的增强材料，同时，本发明的多轴向纤维经编织物有多种组织结构，进而得到机械物性优越，在室温条件下预浸料也可以长时间保存的预浸料。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种风力发电机叶片用预浸料，以离型纸作为载体，涂覆环氧树脂基体，将离型纸上的环氧树脂基体加热熔融后浸渍纤维增强材料，形成预浸料，预浸料中环氧树脂基体重量含量大于等于25％，小于等于60％，纤维增强材料的单位面积质量大于等于400g/m2，小于等于2000g/m2，纤维增强材料是±45°纤维由聚酯纱线缝编而成的双轴向经编织物；或者纤维增强材料是±45°纤维由聚酯纱线缝编而成的双轴向经编织物，并在双轴向经编织物的一个表面覆盖一层纤维毡；或者纤维增强材料是±45°及0°纤维由聚酯纱线缝编而成的三轴向经编织物；或者纤维增强材料是±45°及0°纤维由聚酯纱线缝编而成的三轴向经编织物，并在三轴向经编织物的一个表面覆盖一层纤维毡。
经编织物边缘向内35mm区域只有±45°纤维，中间区域还含有0°纤维，在三轴向区域与双轴向区域交界处使用有明显色差聚酯纱线，形成带有明显色差的标记线。
经编织物中心70mm区域及织物边缘向内35mm区域只有±45°纤维，其它区域还含有0°纤维，在三轴向区域与双轴向区域交界处使用带有明显色差的聚酯纱线，形成具有明显色差的标记线。
本发明还可通过如下措施来实现：
纤维是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维的一种或几种。
聚酯纱线的单位面积质量大于等于5g/m2，小于等于15g/m2，且不含有任何润滑剂。
环氧树脂基体在120℃下的凝胶时间小于等于25min。
环氧树脂基体在2℃/min升温速率下最小粘度值小于等于3Pa.s。
环氧树脂基体在1℃/min升温速率下最小粘度值小于等于8Pa.s。
环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的未固化Tg小于等于8℃。
环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的热焓值小于等于300J/g，大于等于200J/g。
本发明的有益效果是：本发明的环氧树脂基体在比较低的温度下短时间内就可以固化，而且粘度比较低，易于充分浸渍厚度比较大的增强材料，同时，本发明的多轴向纤维经编织物有多种组织结构，进而得到机械物性优越，在室温条件下也可以长时间保存的预浸料。该预浸料主要针对风力发电叶片这类纤维增强复合材料，也可以应用到诸如运输工具、体育用品等领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是双轴向纤维经编织物的结构示意图，也是实施例1的示意图。
图2是三轴向纤维经编织物的结构示意图，也是实施例2的示意图。
图3是三轴向纤维经编织物的结构示意图，也是实施例3的示意图。
图中1.-45度纤维，2.+45度纤维，3.标记线，4.双轴向区域，5.三轴向区域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
实施例1
如图1所示，本实施例以离型纸作为载体，涂覆环氧树脂基体，环氧树脂基体加热熔融后浸渍纤维增强材料，形成预浸料，纤维增强材料为双轴向经编织物，纤维增强材料的单位面积质量大于等于400g/m2，小于等于2000g/m2，纤维增强材料是+45度纤维2及-45度纤维1由聚酯纱线缝编而成的双轴向经编织物，纤维是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维的一种或几种。
聚酯纱线的单位面积质量大于等于5g/m2，小于等于15g/m2，且不含有任何润滑剂。环氧树脂基体在120℃下的凝胶时间小于等于25min，环氧树脂基体在2℃/min升温速率下的最低点的粘度小于等于3Pa.S，环氧树脂基体在1℃/min升温速率下的最低点的粘度小于等于8Pa.S，环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的未固化Tg小于等于8℃，环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的热焓值小于等于300J/g，大于等于200J/g。
本实施例还可在双轴向经编织物的一个表面缝编一层纤维毡的经编织物预浸料。
以下，基于实施例详细说明本发明的实施方式。另外，本方式并不限于以下的实施例。
实施例的双轴向纤维经编织物预浸料的组织结构见表1～3
表1
①纤维的线密度优选大于等于300Tex，小于等于320Tex。
②预浸料中环氧树脂基体重量含量优选大于等于35％，小于等于50％。
表2
Figure GSB00000061154800042
①纤维的线密度优选1200Tex。
②预浸料中环氧树脂基体重量含量优选大于等于40％，小于等于50％。
表3
Figure GSB00000061154800043
①纤维的线密度优选300g/m2。
②预浸料中环氧树脂基体重量含量优选43％。
实施例2
如图3所示，本实施例以离型纸作为载体，涂覆环氧树脂基体，环氧树脂基体加热熔融后浸渍纤维增强材料，形成预浸料，纤维增强材料为三轴向经编织物，纤维增强材料的单位面积质量大于等于400g/m2，小于等于2000g/m2，经编织物边缘向内35mm区域只有±45°纤维，中间区域除+45度纤维2及-45度纤维1外还含有0°纤维，由聚酯纱线缝编而成的三轴向经编织物，三轴向区域5与双轴向区域4交界处使用有明显色差聚酯纱线，形成带有明显色差的标记线3，纤维是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维的一种或几种。
聚酯纱线的单位面积质量大于等于5g/m2，小于等于15g/m2，且不含有任何润滑剂。环氧树脂基体在120℃下的凝胶时间小于等于25min，环氧树脂基体在2℃/min升温速率下的最低点的粘度小于等于3Pa.S，环氧树脂基体在1℃/min升温速率下的最低点的粘度小于等于8Pa.S，环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的未固化Tg小于等于8℃，环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的热焓值小于等于300J/g，大于等于200J/g。
本实施例还可在三轴向经编织物的一个表面缝编一层纤维毡的经编织物预浸料。
实施例3
如图2所示，本实施例以离型纸作为载体，涂覆环氧树脂基体，环氧树脂基体加热熔融后浸渍纤维增强材料，形成预浸料，纤维增强材料为三轴向经编织物，纤维增强材料的单位面积质量大于等于400g/m2，小于等于2000g/m2，经编织物中心70mm区域及织物边缘向内35mm区域只有±45°纤维，其它区域除+45度纤维2及-45度纤维1外还含0°纤维，由聚酯纱线缝编而成的三轴向经编织物，三轴向区域5与双轴向区域4交界处使用有明显色差聚酯纱线，形成带有明显色差的标记线3，纤维是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维的一种或几种。
聚酯纱线的单位面积质量大于等于5g/m2，小于等于15g/m2，且不含有任何润滑剂。环氧树脂基体在120℃下的凝胶时间小于等于25min，环氧树脂基体在2℃/min升温速率下的最低点的粘度小于等于3Pa.S，环氧树脂基体在1℃/min升温速率下的最低点的粘度小于等于8Pa.S，环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的未固化Tg小于等于8℃，环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的热焓值小于等于300J/g，大于等于200J/g。
本实施例还可在三轴向经编织物的一个表面缝编一层纤维毡的经编织物预浸料。
以下，基于实施例2及实施例3详细说明本发明的实施方式。另外，本方式并不限于以下的实施例。
实施例的三轴向纤维经编织物预浸料的组织结构见表1～4
表1
Figure GSB00000061154800061
①±45°轴向纤维的线密度优选大于等于160Tex，小于等于320Tex。
②0°轴向纤维的线密度优选大于等于900Tex，小于等于1200Tex。
③预浸料中环氧树脂基体重量含量优选大于等于35％，小于等于40％。
表2
Figure GSB00000061154800062
①±45°轴向纤维的线密度优选大于等于300Tex，小于等于320Tex。
②0°轴向纤维的线密度大于等于900Tex，小于等于1200Tex。
③预浸料中环氧树脂基体重量含量优选大于等于35％，小于等于40％。
表3
Figure GSB00000061154800071
①±45°轴向纤维的线密度优选大于等于160Tex，小于等于320Tex。
②0°轴向纤维的线密度优选大于等于900Tex，小于等于1200Tex。
③预浸料中环氧树脂基体重量含量优选大于等于40％，小于等于45％。
表4
Figure GSB00000061154800072
①±45°轴向纤维的线密度优选大于等于300Tex，小于等于320Tex。
②0°轴向纤维的线密度大于等于900Tex，小于等于1200Tex。
③预浸料中环氧树脂基体重量含量优选大于等于40％，小于等于45％。

Claims (11)

1.一种风力发电机叶片用预浸料，其特征是：以离型纸作为载体，涂覆环氧树脂基体，将离型纸上的环氧树脂基体加热熔融后浸渍纤维增强材料，形成预浸料，预浸料中环氧树脂基体重量含量大于等于25％，小于等于60％，纤维增强材料的单位面积质量大于等于400g/m2，小于等于2000g/m2，纤维增强材料是±45°纤维由聚酯纱线缝编而成的双轴向经编织物；或者纤维增强材料是±45°及0°纤维由聚酯纱线缝编而成的三轴向经编织物。
2.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说的经编织物边缘向内35mm区域只有±45°纤维，中间区域还含有0°纤维，在三轴向区域与双轴向区域交界处使用有明显色差聚酯纱线，形成带有明显色差的标记线。
3.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说的经编织物中心70mm区域及织物边缘向内35mm区域只有±45°纤维，其它区域还含有0°纤维，在三轴向区域与双轴向区域交界处使用带有明显色差的聚酯纱线，形成具有明显色差的标记线。
4.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说的纤维是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维的一种或几种。
5.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说的聚酯纱线的单位面积质量大于等于5g/m2，小于等于15g/m2，且不含有任何润滑剂。
6.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说的环氧树脂基体在120℃下的凝胶时间小于等于25min。
7.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说的环氧树脂基体在2℃/min升温速率下最小粘度值小于等于3Pa.s。
8.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说的环氧树脂基体在1℃/min升温速率下最小粘度值小于等于8Pa.s。
9.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的未固化Tg小于等于8℃。
10.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说环氧树脂基体在10℃/min升温速率下的热焓值小于等于300J/g，大于等于200J/g。
11.根据权利要求1所述风力发电机叶片用预浸料，其特征在于所说的纤维增强材料是±45°纤维由聚酯纱线缝编而成的双轴向经编织物，并在双轴向经编织物的一个表面覆盖一层纤维毡；或者纤维增强材料是±45°及0°纤维由聚酯纱线缝编而成的三轴向经编织物，并在三轴向经编织物的一个表面覆盖一层纤维毡。
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