CN106554155A - 一种风力发电机叶片用玻璃纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种风力发电机叶片用玻璃纤维及其制备方法，由下列重量份的原料组成：SiO2:50-60份、Al2O3:20-25份、MgO:10-15份、CeO2:0.5-1.5份、Li2O:0.5-1.5份、Bi2O3:1-1.5份、Fe2O3:0.5-1.5份、WO3:0.5-1.5份、MnO2:0.05-0.1份、TiO2:0.05-0.1份。该方法实施起来非常容易，制备过程中不产生任何对人体有毒有害或污染环境的物质。制出的玻璃纤维各方面性能稳定，有利于批量生产。其强度、弹性模量等各个方面的机械性能均可以满足常见的风力发电机对叶片机械性能的要求。而且在保证上述各种性能的同时，本发明所提出的方法制成的玻璃纤维相对其它现有方法，其质量更轻，非常适用于既需要有足够的机械强度，又需要减轻质量的机械结构，特别是风力发电机的螺旋叶片。该方法具有非常好的环保价值和实用价值。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种风力发电机叶片用玻璃纤维。
背景技术
高强度玻璃纤维与普通无碱玻璃纤维相比具有拉伸强度高、弹性模量高、抗冲击性能好、化学稳定性好、抗疲劳性好、耐高温等优良性能，广泛应用于航天、航空、兵器、舰船、化工等领域，如导弹发动机壳体、宇航飞机内衬、枪托、发射炮筒、防弹装甲、高压容器等。随着科技的发展，高强度玻璃纤维在光缆、耐温材料、摩擦材料等工业领域的需求量也在不断扩大。
商业生产的高强玻璃纤维成分为SiO2-Al2O3-MgO或SiO2-Al2O3-CaO-MgO系统，这种玻璃存在析晶上限温度高、析晶速度快、玻璃熔体粘度大、玻璃中气泡不易排除等问题，影响了纤维强度及成型工艺的连续性。
我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。而2003年底全国电力装机约5.67kW。风能是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不变的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。
风力发电机即为将风能转化成机械能，机械能再转化成电能的机器。其发电原理为：利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将转速提升，来促使发电机发电。因此，其用来接收风能的螺旋叶片既需要保持足够大的迎风面积，以保证接收到的风能足够多，同时也要尽可能的降低叶片的重量，以最大程度的降低能量的损耗。
中国专利201410851921.9，提出了一种含过渡金属氧化物的高强度玻璃纤维及其制备方法。其成分按重量百分比，由以下组分组成：SiO255～64％、Al2O315～21％、CaO9～15％、MgO5～10％、ZnO1.5～3.5％、TiO20.5～3％和ZrO20.5～3.5％。制备方法包括：(1)计算配方、称量混合均匀；(2)熔制；(3)浇铸成玻璃块或玻璃条，退火；(4)熔融拉丝。本发明在常规高强玻璃纤维中通过添加过渡金属氧化物并控制氧化硅和氧化铝的总含量制备高强玻璃纤维，使其具有较高的拉伸强度和较低的熔制温度和玻璃粘度，具有良好的应用前景。但是该方法生产的玻璃纤维密度较大，制成较大的构件时其质量也非常大，如果应用于风力发电机叶片的制造，将导致风能利用率低下、维护成本升高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种风力发电机叶片用玻璃纤维及其制备方法。该方法使用廉价且较易获得的原料，并且加工过程中不会对人体和环境造成任何危害，且加工成本非常低廉。
本发明提供的风力发电机叶片用玻璃纤维由以下重量份数的原料组成：
SiO2:50-60份、Al2O3:20-25份、MgO:10-15份、CeO2:0.5-1.5份、Li2O:0.5-1.5份、Bi2O3:1-1.5份、Fe2O3:0.5-1.5份、WO3:0.5-1.5份、MnO2:0.05-0.1份、TiO2:0.05-0.1份。
本发明所述风力发电机叶片用玻璃纤维的制备步骤为：
（1）按预先选定好的重量份数称量各种原料并混合均匀；
（2）将步骤（1）混合好的原料置于熔制玻璃用的铂铑坩埚中，加热至1500-1550℃，边搅拌边熔融，熔制20小时，得到澄清、均化的玻璃液；
（3）将步骤（2）熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上，冷却后得到玻璃块；
（4）取步骤（3）所得的一定质量的玻璃置于单孔拉丝坩埚内，调节玻璃液的温度、液面高度、以及拉丝机的转速，制备所需直径的玻璃纤维。
本发明的有益效果是：本发明所提供的风力发电机叶片用玻璃纤维制备方法实施起来非常容易，而且制备过程中不产生任何对人体有毒有害或污染环境的物质，符合当今社会对绿色环保的要求。制出的玻璃纤维各方面性能稳定，有利于批量生产。其强度、弹性模量等各个方面的机械性能均可以满足常见的风力发电机对叶片机械性能的要求。而且在保证上述各种性能的同时，本发明所提出的方法制成的玻璃纤维相对其它现有方法，其质量更轻，非常适用于既需要有足够的机械强度，又需要减轻质量的机械结构，特别是风力发电机的螺旋叶片。该方法具有非常好的环保价值和实用价值。
具体实施方式
实施例1。
该实施例所提及的风力发电机叶片用玻璃纤维由以下重量分数的原料组成：
SiO2:50份、Al2O3:20份、MgO:12份、CeO2:0.8份、Li2O:0.5份、Bi2O3:1份、Fe2O3:0.9份、WO3:1.2份、MnO2:0.05份、TiO2:0.07份。
制备方法为：
（1）按预先选定好的重量百分比称量各种原料并混合均匀；
（2）将步骤（1）混合好的原料置于熔制玻璃用的铂铑坩埚中，加热至1500-1550℃，边搅拌边熔融，熔制20小时，得到澄清、均化的玻璃液；
（3）将步骤（2）熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上，冷却后得到玻璃块；
（4）取步骤（3）所得的一定质量的玻璃置于单孔拉丝坩埚内，调节玻璃液的温度、液面高度、以及拉丝机的转速，制备所需直径的玻璃纤维。
实施例2。
该实施例所提及的风力发电机叶片用玻璃纤维由以下重量分数的原料组成：
SiO2:55份、Al2O3:23份、MgO:10份、CeO2:0.5份、Li2O:1.2份、Bi2O3:1.5份、Fe2O3:0.6份、WO3:1.1份、MnO2:0.08份、TiO2:0.08份。
制备方法为：
（1）按预先选定好的重量百分比称量各种原料并混合均匀；
（2）将步骤（1）混合好的原料置于熔制玻璃用的铂铑坩埚中，加热至1500-1550℃，边搅拌边熔融，熔制20小时，得到澄清、均化的玻璃液；
（3）将步骤（2）熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上，冷却后得到玻璃块；
（4）取步骤（3）所得的一定质量的玻璃置于单孔拉丝坩埚内，调节玻璃液的温度、液面高度、以及拉丝机的转速，制备所需直径的玻璃纤维。
实施例3。
该实施例所提及的风力发电机叶片用玻璃纤维由以下重量分数的原料组成：
SiO2:60份、Al2O3:25份、MgO:15份、CeO2:1.5份、Li2O:1.5份、Bi2O3:1.3份、Fe2O3:1.5份、WO3:0.7份、MnO2:0.1份、TiO2:0.1份。
制备方法为：
（1）按预先选定好的重量百分比称量各种原料并混合均匀；
（2）将步骤（1）混合好的原料置于熔制玻璃用的铂铑坩埚中，加热至1500-1550℃，边搅拌边熔融，熔制20小时，得到澄清、均化的玻璃液；
（3）将步骤（2）熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上，冷却后得到玻璃块；
（4）取步骤（3）所得的一定质量的玻璃置于单孔拉丝坩埚内，调节玻璃液的温度、液面高度、以及拉丝机的转速，制备所需直径的玻璃纤维。
Claims (2)
1.一种风力发电机叶片用玻璃纤维，其特征在于，由下列重量份的原料组成：SiO2:50-60份、Al2O3:20-25份、MgO:10-15份、CeO2:0.5-1.5份、Li2O:0.5-1.5份、Bi2O3:1-1.5份、Fe2O3:0.5-1.5份、WO3:0.5-1.5份、MnO2:0.05-0.1份、TiO2:0.05-0.1份。
2.一种风力发电机叶片用玻璃纤维，其生产步骤为：
（1）按预先选定好的重量份数称量各种原料并混合均匀；
（2）将步骤（1）混合好的原料置于熔制玻璃用的铂铑坩埚中，加热至1500-1550℃，边搅拌边熔融，熔制20小时，得到澄清、均化的玻璃液；
（3）将步骤（2）熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上，冷却后得到玻璃块；
（4）取步骤（3）所得的一定质量的玻璃置于单孔拉丝坩埚内，调节玻璃液的温度、液面高度、以及拉丝机的转速，制备所需直径的玻璃纤维。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108866386A (zh) * | 2017-05-14 | 2018-11-23 | 成都巴吉科技有限公司 | 一种环保型的风力发电机玻璃纤维叶片及其制备方法 |
| CN112777939A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-11 | 江青鞠 | 一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维及其制备方法 |
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Application publication date: 20170405 |