CN102675740A - 用于风能发电机的长纤维增强热塑性复合材料叶片 - Google Patents

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李玫
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Abstract

本发明提供了一种用于小型风能发电机上的热塑性复合材料叶片，主要由长纤维增强热塑性复合材料制成，长纤维为玻璃纤维、碳纤维或玻璃纤维与碳纤维的组合纤维。叶片中长纤维含量为32-75wt％，长纤维保留长度为2.8-25mm，并且可形成相互缠结三维网状结构特征，使制品具有较高的抗冲击性，特别是耐低温冲击性能。注塑成形工艺制造的叶片的优选叶尺寸在：46mm-2200mm。叶片表面有底漆层，在底漆层上喷涂有UV光固化的光亮罩面。本发明产品采用注塑成形工艺制造叶片，产品具有生产工艺简单、成本低、使用寿命长、比重低、耐低温翅曲变形、尺寸稳定、不吸水吸潮、强度高、低温耐冲击、抗划痕、抗紫外光老化、耐化学溶剂腐蚀等显著优良性能。

Description

用于风能发电机的长纤维增强热塑性复合材料叶片
技术领域
本明涉及一种比重低、耐低温、高抗冲击性能的小型风能发电机使用的热塑性复合材料叶片。
背景技术
现有国内外生产的现有通常注塑成型技术制作的小型风能发电机使用的纤维增强尼龙叶片具有比重大、吸潮易变形、不耐低温、抗冲击性差、成本高的不足或缺陷，使用性能不能满足特殊要求，比如在寒冷地区(-30至-80℃)风光互补路灯使用的小叶片因不耐低温吸潮而变脆裂。
本发明产品采用现有通常注塑成型技术制作小型风能发电机使用的长纤维增强热塑性复合材料叶片，具有生产工艺简单、成本低、使用寿命长、比重低、翅曲变形小、尺寸稳定、不吸水吸潮、强度高、低温耐冲击、抗划痕、抗紫外光老化、耐化学溶剂腐蚀等显著优良性能，故在风电小叶片生产制作领域具有广泛的应用，符合国家低碳经济与节能减排，可回收环保要求。
发明内容
本发明通过注塑成型工艺技术将长纤维增强热塑性复合材料、加工助剂、按比例均匀混配组成，经加热注入模具后快速冷却、脱离即可成形，叶片尺寸在46mm-2200mm，纤维含量32-75wt％，纤维保留长度为2.8-25mm，具有比重低(1.18--1.47g/cm3)、耐低温(-30至-80℃)、高抗冲击性(悬臂粱缺口：30-60KJ/m2)，成形速度快、能耗低，使叶片加工成本显著降低，解决了现有纤维增强尼龙叶片具有比重大、吸潮易变形、不耐低温、抗冲击性差、成本高的不足或缺陷，故在风电小叶片生产制作领域具有广泛应用，符合国家低碳经济与节能减排、可回收环保要求。
本发明提供了用于风能发电机的长纤维增强热塑性复合材料叶片，叶片主要由长纤维增强热塑性复合材料制成，其特征在于：所述的长纤维为玻璃纤维、碳纤维或者两种纤维的组合，长纤维保留长度为2.8-25mm。
优选的方案为长纤维含量为32-75wt％。
优选的方案为长纤维增强热塑性复合材料的热塑性树脂基体为聚丙烯、聚酯、聚氨酯弹性体、AS(腈苯共聚物)、ASA(丙烯酸-苯乙烯-丙烯睛)、聚丙烯改性物中的一种或者几种形成的共混合金。
优选的方案为长纤维增强热塑性复合材料中还包含加工助剂，加工助剂为相容剂、抗氧剂、耐磨润滑剂、紫外光吸收剂、色粉或者色母料中的一种及其组合。
优选的方案为相容剂含量为3wt％、抗氧剂含量为1.0wt％、耐磨润滑剂含量为0.5wt％、紫外光吸收剂含量为0.5wt％、色粉或色母料含量为1wt％。
优选的方案为抗氧剂为1010、168、1076、622中的一种或几种共混复合物。
优选的方案为耐磨润滑剂为聚四氟乙烯超细粉、纳米二硫化钼、硬脂酸锌、硬脂酸钙、长链有机硅油中的一种或几种共混复合物。
优选的方案为紫外光吸收剂为：327、326、2908、3008中的一种或几种共混复合物。
优选的方案相容剂为马来酸酐按枝聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物(POE)或者其组合。
优选的方案为叶片通过注塑成形工艺制造，叶片尺寸在46mm-2200mm。
本发明为小型风能发电机使用的长纤维增强热塑性复合材料叶片，叶片材料具有耐低温冲击性能，在-30至-80℃，冲击性能相比常温下不会降低，甚至会得到显著提高，具有高抗冲击性(悬臂粱缺口：30-60KJ/m2)，叶片材料模收缩率低(0.02％)、尺寸稳定性好，可以经过底漆处理后喷涂UV光固化的光亮罩面抗摩、抗划痕油漆和抗紫外光油漆保护。
本发明所提供的一种小型风能发电系统中使用的长纤维增强热塑性复合材料叶片，具有生产工艺简单、成本低、使用寿命长、比重小、翅曲变形小、尺寸稳定、不吸水吸潮、强度高、低温耐冲击、抗划痕、抗紫外光老化、耐化学溶剂腐蚀等显著优良性能。符合国家对低碳经济与节能节能减排、可回收环保耍求。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种小型风能发电机的长玻纤增强聚丙烯复合材料叶片，由玻璃纤维37wt％、聚丙烯55wt％、马来酸酐按枝聚丙烯3wt％、乙烯-丙烯共聚物(POE)2wt％、耐磨润滑剂0.5wt％、抗氧剂1wt％、紫外吸收剂0.5wt％和色粉或色母料1wt％按比例均匀混配组成长玻纤增强聚丙烯复合材料，经注塑机加热注入模具后快速冷却脱离即成形制作成，叶片材料的实验测试结果如下：
表1.实验测试结果
Figure BSA00000718223400041
实施例2
一种小型风能发电机的长玻纤增强聚丙烯复合材料叶片，由玻璃纤维40wt％、聚氨酯弹性体54wt％、乙烯-丙烯共聚物(POE)3wt％、耐磨润滑剂0.5wt％、抗氧剂1wt％、紫外吸收剂0.5wt％和色粉(色母料)1wt％按比例均匀混配组成长玻纤增强聚丙烯复合材料，经注塑机加热注入模具后快速冷却脱离即成形制作成，叶片材料的实验测试结果如下：
表2实验测试结果
Figure BSA00000718223400042
实施例3
一种小型风能发电机的长玻纤增强聚丙烯复合材料叶片，由玻璃纤维40wt％、ASA(共聚物)52wt％、马来酸酐按枝聚丙烯3wt％、乙烯-丙烯共聚物(POE)2wt％、耐磨润滑剂0.5wt％、抗氧剂1wt％、抗紫外吸收剂0.5wt％和色粉或色母料1wt％按比例均匀混配组成长玻纤增强聚丙烯复合材料，经注塑机加热注入模具后快速冷却脱离即成形制作成，叶片材料的实验测试结果如下：
表3实验测试结果
Figure BSA00000718223400051
实施例4
一种小型风能发电机的长玻纤增强聚丙烯复合材料叶片，由碳纤维22.5wt％、聚丙烯69.5wt％、马来酸酐按枝聚丙烯3wt％、乙烯-丙烯共聚物(POE)2wt％、耐磨润滑剂0.5wt％、抗氧剂1wt％、紫外吸收剂0.5wt％和色粉或色母料1wt％按比例均匀混配组成长玻纤增强聚丙烯复合材料，经注塑机加热注入模具后快速冷却脱离即成形制作成，叶片材料的实验测试结果如下：
表4.实验测试结果
Figure BSA00000718223400052
以上内容是结合本发明的结构和工作过程对其所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.用于风能发电机的长纤维增强热塑性复合材料叶片，叶片主要由长纤维增强热塑性复合材料制成，其特征在于：所述的长纤维为玻璃纤维、碳纤维或者两种纤维的组合，长纤维保留长度为2.8-25mm。
2.根据权利要求1所述的长纤维增强热塑性复合材料叶片，其特征在于：所述的长纤维含量为32-75wt％。
3.根据权利要求1或2所述的长纤维增强热塑性复合材料叶片，其特征在于：所述的长纤维增强热塑性复合材料的热塑性树脂基体为聚丙烯、聚酯、聚氨酯弹性体、AS(腈苯共聚物)、ASA(丙烯酸-苯乙烯-丙烯睛)、聚丙烯改性物中的一种或几种形成的共混物合金。
4.根据权利要求1或2所述的长纤维增强热塑性复合材料叶片，其特征在于：所述的长纤维增强热塑性复合材料中，还包含加工助剂，加工助剂为相容剂、抗氧剂、耐磨润滑剂、紫外光吸收剂、色粉或者色母料中的一种及其组合。
5.根据权利要求4所述的长纤维增强热塑性复合材料叶片，其特征在于：所述相容剂含量为3wt％、抗氧剂含量为1.0wt％、耐磨润滑剂含量为0.5wt％、紫外光吸收剂含量为0.5wt％、色粉或色母料含量为1wt％。
6.根据权利要求4所述的长纤维增强热塑性复合材料叶片，其特征在于：所述的抗氧剂为1010、168、1076、622中的一种或几种共混复合物。
7.根据权利要求4所述的长纤维增强热塑性复合材料叶片，其特征在于：所述的耐磨润滑剂为聚四氟乙烯超细粉、纳米二硫化钼、硬脂酸锌、硬脂酸钙、长链有机硅油中的一种或几种共混复合物。
8.根据权利要求4所述的长纤维增强热塑性复合材料叶片，其特征在于：所述的紫外光吸收剂为：327、326、2908、3008中的一种或几种共混复合物。
9.根据权利要求4所述的长纤维增强热塑性复合材料叶片，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐按枝聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物(POE)或者其组合。
10.根据权利要求1或2所述的长纤维增强热塑性复合材料叶片，其特征在于：所述的叶片通过注塑成形工艺制造，叶片尺寸在46mm-2200mm。
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