CN102492387B

CN102492387B - 一种高强度风能叶片粘接结构胶

Info

Publication number: CN102492387B
Application number: CN 201110431154
Authority: CN
Inventors: 郭金彦; 李印柏; 林新松; 王兵; 翟海潮
Original assignee: BEIJING TONSAN ADHESIVE Co Ltd
Current assignee: Beijing Tianshan New Material Technology Co ltd; BEIJING TONSAN ADHESIVES Inc
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: CN102492387A

Abstract

本发明是一种高强度风能叶片粘接结构胶，由混合物A和混合物B组成，所述混合物A是由下列重量百分配比的混合物组成：环氧树脂混合物 30-50%；活性稀释剂 5-20%；增韧剂 5-25%；增强填料 20-80%；触变剂组成 1-20%；所述混合物B是由下列重量百分配比的混合物组成：混胺固化剂 50-80%；偶联剂 2-5%；促进剂 3-10%；增强填料 10-30%；触变剂 1-10%。本发明的结构胶该结构胶常温0.5mm厚胶层剪切强度：35MPa；3.0mm厚胶层剪切强度：19MPa；剥离强度：6.5N/mm；疲劳极限τD（10⁶,7.6MPa）＝3.88MPa；弯曲强度：105MPa；热变形温度：83℃；Tg：75℃；触变性能好，立面50mm厚胶层不流淌。

Description

一种高强度风能叶片粘接结构胶

技术领域

本发明涉及一种粘接用环氧结构胶，尤其是涉及一种主要用于风力发电叶片的结构粘接的高强度环氧结构胶，它具有高韧性，高剪切强度，高剥离强度、耐疲劳、耐冲击等性能。

背景技术

着清洁能源越来越被人们重视，风力发电已在世界各地如火如荼地开展起来，在过去的5年间全球风电装机容量年平均增长率为24%。目前，中国的风电装机容量为全国电源总装机容量的1%，正处在迅猛发展的阶段，具有非常好的发展前景。

风力发电机叶片是风力发电的核心部位，它的长度在15-70米之间，当前的主流制造技术是通过结构胶将两个复合成型的叶片粘接在一起。结构胶承受的力很复杂，有剪切，拉伸，剥离，弯曲、疲劳等等，此外还要承受户外极限考验，如大气老化、盐雾以及-40～80℃温度范围的高低温变化等等。因此风电行业对该胶的要求非常严苛。目前市场上有三种类型的叶片结构胶，环氧树脂类，丙烯酸酯类和聚氨酯类。其中美国HEXION公司的MGS L135/G叶片环氧结构胶占据了市场70%以上的份额，它的粘接剪切强度在25MPa左右，但是剥离强度较低，约在2-3N/mm。以HENKEL为代表的聚氨酯类叶片结构胶，它的特点是固化温度低，但是热变形温度和粘接强度都低于环氧胶，市场份额很低。丙烯酸酯胶的剪切强度可以达到27MPa左右，但是玻璃化温度低于环氧胶，没能打开叶片结构胶的市场。风能行业的风险是巨大的，一个叶片开裂会造成上百万的损失，在风场每年都会有叶片开裂等问题的出现，因此如何提高叶片结构胶的安全等级，将剪切强度、剥离强度、疲劳强度以及玻璃化转变温度等性能指标全部提高到一个新的等级也是叶片行业非常期待的一个事情。

随着我国风能项目的迅速发展，竞争越来越激烈，国内厂家已从当初单纯的购买技术、原材料依赖进口向自主创新及原材料国产化方向发展。降低成本，实现原材料国产化已成为叶片厂家的当务之急。叶片原材料的国产化在2009年已经被国家科委立为863项目，其中难度最大的一项就是叶片结构胶的国产化。

发明内容

本发明的目的是开发出一款高韧性，高剪切强度，高剥离强度、耐疲劳、耐冲击而且施工方便的结构胶。

为了实现上述的技术目的，提出一种高强度风能叶片粘接结构胶，由混合物A和混合物B组成，所述混合物A是由下列重量百分配比的混合物组成：

环氧树脂混合物 30-50%

活性稀释剂 5-20%

增韧剂 5-25%

增强填料 20-80%

触变剂组成 1-20%；

所述混合物B是由下列重量百分配比的混合物组成：

混胺固化剂 50-80%

偶联剂 2-5%

促进剂 3-10%

增强填料 10-30%

触变剂 1-10%。

所述混合物A中的环氧树脂重量百分配比含量是35-45%；混合物B中混胺固化剂重量百分配比含量55-75%。

所述的环氧树脂混合物是由35%的双酚F环氧树脂、10%双酚S环氧树脂和55%双酚A环氧树脂组成。

所述的混胺固化剂是由聚酰胺和改性胺组成，包括三乙烯四胺、二乙烯三胺、IPDA、650聚酰胺或中间带有聚氨酯基团的改性胺中的2种以上的混合物。

所述活性稀释剂是邻甲酚单缩水甘油醚、环己基二甲醇二缩水甘油醚或者1,6-已二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。

所述增韧剂是端羧基液体丁腈橡胶和壳核共聚物的混合物。

所述增强填料是硅微粉、滑石粉或短切纤维。

所述促进剂是三-（二甲胺基甲基）苯酚。

所述偶联剂是γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

所述触变剂是气相白炭黑。

本发明采用环氧树脂、增韧剂、混胺固化剂、增强填料和触变剂的组合，提供了一种具有超强韧性、高剪切、高剥离、高疲劳强度和耐温性能兼备的高触变性而且施工方便的胶粘剂。该结构胶常温0.5mm厚胶层剪切强度：35MPa；3.0mm厚胶层剪切强度：19 MPa；剥离强度：6.5N/mm；疲劳极限τD（10⁶,7.6MPa）＝3.88 MPa；弯曲强度：105MPa；热变形温度：83℃；Tg：75℃；触变性能好，立面50mm厚胶层不流淌。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例并配合附图，对本发明进一步详细说明；

实例1、

混合物A组分含量是：混合环氧树脂45%；活性稀释剂5%；增韧剂25%；增强填料20%；触变剂5%。其中混合环氧树脂是由35%的双酚F环氧树脂、10%双酚S环氧树脂和50%双酚A环氧树脂组成；

混合物B组分含量是：混胺固化剂60%；偶联剂4%；促进剂3%；填料25%；触变剂8%。其中混胺固化剂是由聚酰胺、改性胺组成。可以是三乙烯四胺、二乙烯三胺、IPDA、650聚酰胺、中间带有聚氨酯基团的改性胺等2种以上混合物；

实例2

混合物A组分含量是：混合环氧树脂35%；活性稀释剂10%；增韧剂20%；增强填料25%，触变剂10%。其中混合环氧树脂是由55%的双酚A环氧树脂、10%双酚S环氧树脂和35%双酚F环氧树脂组成；

混合物B组分含量是：混胺固化剂75%；偶联剂3%；促进剂3%；增强填料13%；触变剂6%。其中混胺固化剂是由聚酰胺、改性胺组成。可以是三乙烯四胺、二乙烯三胺、IPDA、650聚酰胺、中间带有聚氨酯基团的改性胺等2种以上混合物；

上述活性稀释剂可以是邻甲酚单缩水甘油醚、环己基二甲醇二缩水甘油醚或者是1,6-已二醇二缩水甘油醚中的一种或几种；

增韧剂可以是端羧基液体丁腈橡胶和壳核共聚物的混合物；

增强填料可以是硅微粉、滑石粉、短切纤维等；

偶联剂可以是γ-氨丙基三乙氧基硅烷或者γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；促进剂是三-（二甲胺基甲基）苯酚；触变剂是气相白炭黑；

按照上述配方制得的叶片粘接结构胶，A/B按重量比2.5：1或体积比2.0：1的比例称取后，混合均匀，各项性能测试结果如下：

1、固化前胶液性能

Figure 2011104311542100002DEST_PATH_IMAGE001

2、固化条件：室温固化4h～24h+70℃固化7h后；

3、静态强度测试；

4、抗剪切疲劳极限τD测试（23℃）

按照标准ISO 9664-1995测试，采用AA2024-T3铝合金，表面喷砂处理，

25℃固化24h+70℃固化7h，胶层厚度0.5mm，于常温下测试；

5、热变形温度测试：70℃固化7h

虽然本发明己以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的内容为准。任何熟习本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的各种变化或等同替换，都应当属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种高强度风能叶片粘接结构胶，由混合物A和混合物B组成，其特征在于，所述混合物A是由下列重量百分配比的混合物组成：

环氧树脂混合物 30-50%；所述的环氧树脂混合物是由35%的双酚F环氧树脂、10%双酚S环氧树脂和55%双酚A环氧树脂组成；

活性稀释剂 5-20%

增韧剂 5-25%

增强填料 20-80%

触变剂 1-20%；以上各组份之和为100%

所述混合物B是由下列重量百分配比的混合物组成：

混胺固化剂 50-80%

偶联剂 2-5%

促进剂 3-10%

增强填料 10-30%

触变剂 1-10%；

所述混合物A和混合物B按照按重量比A/B为2.5：1或体积比为2.0：1比例混合。

2、根据权利要求1所述的高强度风能叶片粘接结构胶，其特征在于，所述混合物A中的环氧树脂重量百分配比含量是35-45%；混合物B中混胺固化剂重量百分配比含量55-75%。

3、根据权利要求1或2中所述的高强度风能叶片粘接结构胶，其特征在于所述的混胺固化剂是由聚酰胺和改性胺组成，包括三乙烯四胺、二乙烯三胺、IPDA、650聚酰胺或中间带有聚氨酯基团的改性胺中的2种以上的混合物。

4、根据权利要求1所述的高强度风能叶片粘接结构胶，其特征在于，所述活性稀释剂是邻甲酚单缩水甘油醚、环己基二甲醇二缩水甘油醚或者1,6-已二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。

5、根据权利要求1所述的高强度风能叶片粘接结构胶，其特征在于，所述增韧剂是端羧基液体丁腈橡胶和壳核共聚物的混合物。

6、根据权利要求1所述的高强度风能叶片粘接结构胶，其特征在于，所述增强填料是硅微粉、滑石粉或短切纤维。

7、根据权利要求1所述的高强度风能叶片粘接结构胶，其特征在于，所述促进剂是三-（二甲胺基甲基）苯酚。

8、根据权利要求1所述的高强度风能叶片粘接结构胶，其特征在于，所述偶联剂是γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

9、根据权利要求1所述的高强度风能叶片粘接结构胶，其特征在于，所述触变剂是气相白炭黑。