CN113801436B - 一种风力发电叶片及其制备方法 - Google Patents

一种风力发电叶片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种风力发电叶片及其制备方法。本发明的风力发电叶片，包括环氧树脂组合物、改性微球、硅气凝胶粉体A和纤维增强织物。本发明的风力发电叶片用采用含有改性微球、硅气凝胶粉体A的复合材料用于制备发电扇叶，相比于纯环氧树脂叶片，质量更轻，可以有效节约风力发电电机的运行耗能；疏水性更强，能有效减少冰在叶片表面的附着；最后还具有更高的弯曲强度和耐磨性能，可延长叶片的使用寿命，成本更低。

Description

一种风力发电叶片及其制备方法
技术领域
本发明涉及风力发电领域，进一步地说，是涉及一种风力发电叶片及其制备方法。
背景技术
风力是一种潜力很大的新能源，曾有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只占风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，这些叶片将风能转化成驱动一个或多个发电机的转动力，从而将风能通过机械能转变为电能。
目前，中国很多风力发电厂在秋冬季节，厂内气温较低，空气湿度大，风力发电机叶片容易覆盖冰霜，冰霜可以改变叶片表面粗糙程度，当覆冰较厚时甚至可以改变叶片翼型，这两个因素显著改变了叶片的升力系数和阻力系数，因为正常情况下风机工作在最优工作状态，风能利用效率最高，当叶片出现冰霜时，风机即脱离最优工作状态，发电功率从而降低。另一方面叶片覆冰通常不均匀，这将导致风轮旋转失衡，风机震动加剧，甚至引起共振，风机载荷增大，风机使用寿命会降低，风机叶尖线速度可达几十米/秒，覆冰融化时，可能会被甩出叶片，击中电站设备或人。
目前对于风电叶片的除冰操作主要是在风电叶片内部设置电热丝，通过电热部件的加热实现对风电叶片的除冰操作，但是由于风电叶片常规都在转动，电热丝的设置需要特定的设定，从而增加了整体成本。
由此可见，风力发电机叶片的结冰问题已成为制约风力发电市场扩展的主要因素之一。
另外，目前叶片自身重量较大，启动、运行消耗，以及支撑组件投入较高，在不降低强度的前提下，减轻叶片重量将是风力发电的一大进步。
基于以上缺点，相关专家、从业者也在寻找一种克服以上缺点且性能更优越的新材料。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提出了一种风力发电叶片及其制备方法。本发明的风力发电叶片用采用含有改性微球、硅气凝胶粉体A的复合材料用于制备发电扇叶，相比于纯环氧树脂叶片，质量更轻，可以有效节约风力发电电机的运行耗能；疏水性更强，能有效减少冰在叶片表面的附着；最后还具有更高的弯曲强度和耐磨性能，可延长叶片的使用寿命，成本更低。
本发明的目的之一是提供一种风力发电叶片，包括：环氧树脂组合物、硅气凝胶粉体A、改性微球和纤维增强织物；
所述改性微球占所述环氧树脂组合物重量的3～8%；
所述硅气凝胶粉体A占所述环氧树脂组合物重量的1～2%；
所述纤维增强织物占所述环氧树脂组合物重量的60～68%；
所述改性微球按重量份数计，包括
硅气凝胶粉体B 20-40份；
黏胶剂 40-50份。
优选的，
所述环氧树脂组合物，包括重量配比为100:28～33的A组分和B组分；
所述A组分，以A组分的重量为基准，各组成成分的重量百分比计为：
环氧当量为175～190克/当量的双酚A型环氧树脂：84％；
烯丙基缩水甘油醚：15%；
C8-C10脂肪醇缩水甘油醚0.8％；
丙基三甲氧基硅烷0.15％；
抗氧化剂：0.05%；
所述B组分，以B组分的重量为准，各组成成分的重量百分比为：
聚醚胺：76％；
N-氨乙基哌嗪24％。
优选的，所述纤维增强织物的模量大于78000N/mm2，纤维增强织物选自玻璃纤维、碳纤维或聚酯纤维中的一种。
优选的，所述硅气凝胶粉体A或B相同或不同，孔径范围在20-30nm，比重≦0.05，接触角≧150°。
硅气凝胶粉体A或B的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硅源和溶剂的混合溶液
取模数为3.5的硅酸钠装入反应釜中，加入硅酸钠质量5倍的去离子水进行稀释，反应釜以240转/分钟的速度搅拌30分钟，经200目筛过滤，得到硅酸钠溶液；
（2）溶胶
取草酸，加水，浓度稀释至15 mol/L，在草酸中加入草酸铝和草酸钇，混合均匀后，以液下注入（多个计量泵同时注入）的方式加入至步骤（1）得到的硅酸钠溶液；整个加料时长控制在20分钟，搅拌速度为300转/分，控制硅酸钠溶液的pH值为2.0，得到溶胶；所述草酸铝和草酸钇以氧化物计，两者的摩尔比是100：3；草酸铝的氧化物和硅酸钠中氧化硅的摩尔比3.5：100；
（3）凝胶
取氢氧化钠或氨水，加入去离子水稀释至pH值为11，以喷淋的方式加入至反应釜中；喷淋的同时以2200转/分的速度对反应釜内的物料进行快速搅拌，当反应釜内物料的pH值为6时，终止喷淋，得到凝胶；
（4）老化
反应釜内以28转/分的速度继续搅拌5小时，对反应釜内的物料进行老化，控制反应釜内物料温度为18摄氏度；
（5）溶剂置换
在反应釜内进行持续搅拌100分钟，同时加入与步骤（4）反应釜内老化物料同体积的置换溶剂正己烷，以置换出剩余的水分；
（6）表面修饰
在反应釜内进行持续搅拌，同时继续加入与步骤（4）反应釜内老化物料同体积的偶联剂二甲氧基二甲基硅烷；经过搅拌80分钟，得到包覆有置换溶剂正己烷和偶联剂二甲氧基二甲基硅烷的硅气凝胶前驱体；
（7）干燥
将硅气凝胶前驱体放入干燥釜，在干燥釜内充入氮气赶氧，直至干燥釜内氧含量小于3%，然后对干燥釜内的物料进行微波真空干燥，微波时间70分钟，微波频率2450MHZ，干燥釜内负压0.1MPa，温度为100摄氏度，干燥后制得固态粉末状的硅气凝胶。
本发明将硅气凝胶前驱体老化时间变短，有利于增加孔径。
优选的，所述黏胶剂的原料，按重量份数计，包括：
硅酸钠： 15-25份；
硅酸钾： 15-25份；
蒸馏水： 40-50份；
硅溶胶： 10-20份；
硅烷偶联剂： 3-6份；
氢氧化铝和/或氧化铝： 10-15份；
聚乙烯醇和/或硅丙乳液： 3-5份。
本发明的黏胶剂中，基体是硅酸钠和硅酸钾；硅溶胶硅烷、偶联剂、氢氧化铝和/或氧化铝、聚乙烯醇和/或硅丙乳液的加入四者具有协同作用，进一步使黏胶剂具有更强的粘结性能、韧性和耐水性能。
本发明的黏胶剂采用无机专用配方，目的是在造粒保持应有的强度的同时，可以适应较高的温度，以实现高温使用的要求；
优选的，所述硅烷偶联剂为全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷中的一种或组合；
所述硅溶胶的固含量为25-30%。
优选的，所述硅溶胶的制备方法为，包括以下步骤：
（1）制备硅源和溶剂的混合溶液
取模数为3.5的硅酸钠装入反应釜中，加入硅酸钠质量2倍的去离子水进行稀释，反应釜以100转/分钟的速度搅拌30分钟，经200目筛过滤，得到硅酸钠溶液；
（2）溶胶
取硫酸，用去离子水调节至10 mol/L，在硫酸中加入硫酸锆和硫酸铈，混合均匀后，以喷淋的方式加入至步骤（1）得到的硅酸钠溶液；喷淋的同时以1500转/分的速度对反应釜内的物料进行快速搅拌，控制硅酸钠溶液的pH值为2.0，喷淋时间控制在80分钟，得到溶胶；所述硫酸锆和硫酸铈以氧化物计，两者的摩尔比是100：4；硫酸锆中的氧化物和硅酸钠中氧化硅的摩尔比为4.5：100；
（3）溶剂置换
在反应釜内加入与步骤（3）反应釜内老化物料同体积的置换溶剂丙酮，以置换出剩余的水分硅溶胶；然后将所述硅溶胶浓缩至固含量在25-35%左右；浓缩可采用普通的超滤膜浓缩法。
优选的，所述黏胶剂的制备方法为：
将黏胶剂中的各原料搅拌均匀，然后加入酸溶液，使pH值在7-9之间，然后搅拌90-100min，加热到85℃-95℃，得到黏胶剂；
本发明的黏胶剂若pH值太偏碱，耐水性会下降，pH值在7-9之间，耐水效果较好。
所述酸溶液为硝酸、盐酸、醋酸的一种或组合配成的溶液；所述酸溶液中酸与水的重量比为1:5-8。
本发明的目的之二是提供一种风力发电叶片的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性微球的制备；将硅气凝胶粉体B与醇溶剂混匀；最后再加入黏胶剂混匀，在惰性气体保护下，通过内循环喷雾干燥法，进行喷雾干燥造球；
所述改性微球的直径范围为30-100um；比重≦0.1，接触角≧130°，邵氏硬度>80HD；
（2）将所述改性微球、硅气凝胶粉体A先与A组分中的烯丙基缩水甘油醚混合均匀，然后再与A组分中的其他组分混合均匀，然后再与B组分混合均匀后；脱泡处理，然后与所述纤维增强织物一同浇筑制备风力发电叶片。
优选的，所述醇溶剂与硅气凝胶粉体B加入的质量相等，所述醇溶剂为甲醇、丙醇、乙醇中的一种或几种。
优选的，所述内循环喷雾干燥器进口温度为230℃，出口温度为86℃，雾化喷头转速为≧3000转/min，含氧量≦3%。
有益效果：
本发明的改性微球的基材是Si（硅），A1级不燃、能承受上千度的高温。在与环氧树脂复合的时候无惧升温压力，适用各种使用条件。
本发明的风力发电叶片用采用含有改性微球、硅气凝胶粉体的复合材料用于制备发电扇叶，相比于纯环氧树脂叶片，质量更轻，可以有效节约风力发电电机的运行耗能；疏水性更强，能有效减少冰在叶片表面的附着；最后还具有更高的弯曲强度和耐磨性能，可延长叶片的使用寿命，成本更低。
现有的无机黏胶剂具有优异的耐高温能，但是耐水性差，脆性大，不耐冲击，本发明的黏胶剂不仅粘接强度好，而且耐水性好，韧性好，具有非常好的使用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1
硅气凝胶粉体A或B的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硅源和溶剂的混合溶液
取模数为3.5的硅酸钠装入反应釜中，加入硅酸钠质量5倍的去离子水进行稀释，反应釜以240转/分钟的速度搅拌30分钟，经200目筛过滤，得到硅酸钠溶液；
（2）溶胶
取草酸，加水，浓度稀释至15 mol/L，在草酸中加入草酸铝和草酸钇，混合均匀后，以液下注入（多个计量泵同时注入）的方式加入至步骤（1）得到的硅酸钠溶液；整个加料时长控制在20分钟，搅拌速度为300转/分，控制硅酸钠溶液的pH值为2.0，得到溶胶；所述草酸铝和草酸钇以氧化物计，两者的摩尔比是100：3；草酸铝的氧化物和硅酸钠中氧化硅的摩尔比3.5：100；
（4）凝胶
取氢氧化钠或氨水，加入去离子水稀释至pH值为11，以喷淋的方式加入至反应釜中；喷淋的同时以2200转/分的速度对反应釜内的物料进行快速搅拌，当反应釜内物料的pH值为6时，终止喷淋，得到凝胶；
（4）老化
反应釜内以28转/分的速度继续搅拌6小时，对反应釜内的物料进行老化，控制反应釜内物料温度为18摄氏度；
（5）溶剂置换
在反应釜内进行持续搅拌100分钟，同时加入与步骤（4）反应釜内老化物料同体积的置换溶剂正己烷，以置换出剩余的水分；
（6）表面修饰
在反应釜内进行持续搅拌，同时继续加入与步骤（4）反应釜内老化物料同体积的偶联剂二甲氧基二甲基硅烷；经过搅拌80分钟，得到包覆有置换溶剂正己烷和偶联剂二甲氧基二甲基硅烷的硅气凝胶前驱体；
（7）干燥
将硅气凝胶前驱体放入干燥釜，在干燥釜内充入氮气赶氧，直至干燥釜内氧含量小于3%，然后对干燥釜内的物料进行微波真空干燥，微波时间70分钟，微波频率2450MHZ，干燥釜内负压0.1MPa，温度为100摄氏度，干燥后制得固态粉末状的硅气凝胶。
经过上述制备方法制备的硅气凝胶粉体的孔径范围在20-30nm，比重为0.04，接触角为151°。
实施例2
黏胶剂的原料，按重量份数计，包括：
硅酸钠 20份；
硅酸钾 21份；
蒸馏水 40份；
硅溶胶 13份；
全氟辛基三甲氧基硅烷 4份；
氢氧化铝和氧化铝13份，其中氢氧化铝10份，氧化铝3份；
聚乙烯醇 4份。
所述硅溶胶的固含量为28%。
硅溶胶的制备方法为，包括以下步骤：
（1）制备硅源和溶剂的混合溶液
取模数为3.5的硅酸钠装入反应釜中，加入硅酸钠质量2倍的去离子水进行稀释，反应釜以100转/分钟的速度搅拌30分钟，经200目筛过滤，得到硅酸钠溶液；
（2）溶胶
取硫酸，用去离子水调节至10 mol/L，在硫酸中加入硫酸锆和硫酸铈，混合均匀后，以喷淋的方式加入至步骤（1）得到的硅酸钠溶液；喷淋的同时以1500转/分的速度对反应釜内的物料进行快速搅拌，控制硅酸钠溶液的pH值为2.0，喷淋时间控制在80分钟，得到溶胶；所述硫酸锆和硫酸铈以氧化物计，两者的摩尔比是100：4；硫酸锆中的氧化物和硅酸钠中氧化硅的摩尔比为4.5：100；
（3）溶剂置换
在反应釜内加入与步骤（3）反应釜内老化物料同体积的置换溶剂丙酮，以置换出剩余的水分硅溶胶；然后将所述硅溶胶浓缩至固含量在28%左右；浓缩可采用普通的超滤膜浓缩法。
黏胶剂的制备方法为：
将黏胶剂中的各原料搅拌均匀，然后加入盐酸溶液，酸溶液中酸与水的重量比为1:5，使pH值为7，然后搅拌90min，加热到80℃，得到黏胶剂；
对比例1
其于实施例2黏胶剂的原料和制备工艺相同，区别仅在于，使黏胶剂pH值为10。
对比例2
其于实施例2黏胶剂的制备工艺相同，区别仅在于，使黏胶剂原料中不含硅溶胶。
对比例3
其于实施例2黏胶剂的制备工艺相同，区别仅在于，使黏胶剂原料中不含硅烷偶联剂全氟辛基三甲氧基硅烷。
对比例4
其于实施例2黏胶剂的制备工艺相同，区别仅在于，使黏胶剂原料中不含氢氧化铝和氧化铝。
对比例5
其于实施例2黏胶剂的制备工艺相同，区别仅在于，使黏胶剂原料中不含聚乙烯醇。
折角测试：将上述实施例2和对比例1-5的胶黏剂涂敷在厚度为0.5cm的木板上，弯折木板至黏胶剂层出现裂纹，记录此时的折角，结果如表1 。
表1折角测试结果
实施例3
一种风力发电叶片，包括：环氧树脂组合物、硅气凝胶粉体A、改性微球和纤维增强织物；
所述改性微球占所述环氧树脂组合物重量的3%；
所述硅气凝胶粉体A占所述环氧树脂组合物重量的1%；（采用实施例1制备的硅气凝胶粉体）
所述纤维增强织物占所述环氧树脂组合物重量的68%；
所述改性微球按重量份数计，包括
硅气凝胶粉体B 30份；（采用实施例1制备的硅气凝胶粉体）
黏胶剂 40份。（采用实施例2制备的黏胶剂）
所述环氧树脂组合物，包括重量配比为100:30的A组分和B组分；所述A组分，以A组分的重量为基准，各组成成分的重量百分比计为：
环氧当量为175～190克/当量的双酚A型环氧树脂(牌号E54)：84％；
烯丙基缩水甘油醚15%；
C8-C10脂肪醇缩水甘油醚0.8％；
丙基三甲氧基硅烷0.15％；
抗氧化剂1010 0.05%；
所述B组分，以B组分的重量为准，各组成成分的重量百分比为：
聚醚胺：76％；
N-氨乙基哌嗪24％。
纤维增强织物是模量90000N/mm2的玻璃纤维。
风力发电叶片的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅气凝胶粉体B与甲醇溶剂混匀，醇溶剂与硅气凝胶粉体B加入的质量相等；最后再加入黏胶剂混匀，在惰性气体保护下，通过内循环喷雾干燥法，进行喷雾干燥造球；内循环喷雾干燥器进口温度为230℃，出口温度为86℃，雾化喷头转速为≧3000转/min，含氧量≦3%；
经上述制备的改性微球的直径范围为30-100um；比重为0.09，接触角为135°，邵氏硬度为81HD；
（2）将所述改性微球、硅气凝胶粉体A先与A组分中的烯丙基缩水甘油醚混合均匀，然后再与A组分中的其他组分混合均匀，然后再与B组分混合均匀后；把搅拌好的环氧树脂组合物放入真空干燥器进行脱泡处理；
（3）将单向纤维增强织物平铺在模具上，然后将用真空袋包覆模具，并在模具的四周用密封条密封；接着用真空泵抽气至负压状态，使树脂通过进胶管进入模具，进行灌注制作样品；
（4）将样品放入已经设置好的烘箱，其温度保持在70℃，固化7小时，冷却后置于恒温室，制得风力发电叶片。
实施例4
一种风力发电叶片，包括：环氧树脂组合物、硅气凝胶粉体A、改性微球和纤维增强织物；
所述改性微球占所述环氧树脂组合物重量的4%；
所述硅气凝胶粉体A占所述环氧树脂组合物重量的2%；（采用实施例1制备的硅气凝胶粉体）
所述纤维增强织物占所述环氧树脂组合物重量的66%；
所述改性微球按重量份数计，包括：
硅气凝胶粉体B 40份；（采用实施例1制备的硅气凝胶粉体）
黏胶剂 50份。（采用实施例2制备的黏胶剂）
所述环氧树脂组合物，包括重量配比为100:33的A组分和B组分；所述A组分，以A组分的重量为基准，各组成成分的重量百分比计为：
环氧当量为175～190克/当量的双酚A型环氧树脂(牌号E54)：84％；
烯丙基缩水甘油醚15%；
C8-C10脂肪醇缩水甘油醚0.8％；
丙基三甲氧基硅烷0.15％；
抗氧化剂1010 0.05%；
所述B组分，以B组分的重量为准，各组成成分的重量百分比为：
聚醚胺：76％；
N-氨乙基哌嗪24％。
纤维增强织物是模量90000N/mm2的玻璃纤维。
风力发电叶片的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅气凝胶粉体B与乙醇溶剂混匀，醇溶剂与硅气凝胶粉体B加入的质量相等；最后再加入黏胶剂混匀，在惰性气体保护下，通过内循环喷雾干燥法，进行喷雾干燥造球；内循环喷雾干燥器进口温度为230℃，出口温度为86℃，雾化喷头转速为≧3000转/min，含氧量≦3%；
所述改性微球的直径范围为30-100um；比重为0.1，接触角为135°，邵氏硬度为82HD；
（2）将所述改性微球、硅气凝胶粉体A先与A组分中的烯丙基缩水甘油醚混合均匀，然后再与A组分中的其他组分混合均匀，然后再与B组分混合均匀后；把搅拌好的环氧树脂组合物放入真空干燥器进行脱泡处理；
（3）将单向纤维增强织物平铺在模具上，然后将用真空袋包覆模具，并在模具的四周用密封条密封；接着用真空泵抽气至负压状态，使树脂通过进胶管进入模具，进行灌注制作样品；
（4）将样品放入已经设置好的烘箱，其温度保持在70℃，固化7小时，冷却后置于恒温室，制得风力发电叶片。
实施例5
一种风力发电叶片，包括：环氧树脂组合物、硅气凝胶粉体A、改性微球和纤维增强织物；
所述改性微球占所述环氧树脂组合物重量的4%；
所述硅气凝胶粉体A占所述环氧树脂组合物重量的1.5%；（采用实施例1制备的硅气凝胶粉体）
所述纤维增强织物占所述环氧树脂组合物重量的66%；
所述改性微球按重量份数计，包括：
硅气凝胶粉体B 35份；（采用实施例1制备的硅气凝胶粉体）
黏胶剂 46份。（采用实施例2制备的黏胶剂）
所述环氧树脂组合物，包括重量配比为100:30的A组分和B组分；所述A组分，以A组分的重量为基准，各组成成分的重量百分比计为：
环氧当量为175～190克/当量的双酚A型环氧树脂(牌号E54)：84％；
烯丙基缩水甘油醚15%；
C8-C10脂肪醇缩水甘油醚0.8％；
丙基三甲氧基硅烷0.15％；
抗氧化剂1010 0.05%；
所述B组分，以B组分的重量为准，各组成成分的重量百分比为：
聚醚胺：76％；
N-氨乙基哌嗪24％。
纤维增强织物是模量80000N/mm2的玻璃纤维。
风力发电叶片的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅气凝胶粉体B与乙醇溶剂混匀；最后再加入黏胶剂混匀，在惰性气体保护下，通过内循环喷雾干燥法，进行喷雾干燥造球；内循环喷雾干燥器进口温度为230℃，出口温度为86℃，雾化喷头转速为≧3000转/min，含氧量≦3%；
所述改性微球的直径范围为30-100um；比重为0.1，接触角为130°，邵氏硬度为80HD；
（2）将所述改性微球、硅气凝胶粉体A先与A组分中的烯丙基缩水甘油醚混合均匀，然后再与A组分中的其他组分混合均匀，然后再与B组分混合均匀后；把搅拌好的环氧树脂组合物放入真空干燥器进行脱泡处理；
（3）将单向纤维增强织物平铺在模具上，然后将用真空袋包覆模具，并在模具的四周用密封条密封；接着用真空泵抽气至负压状态，使树脂通过进胶管进入模具，进行灌注制作样品；
（4）将样品放入已经设置好的烘箱，其温度保持在70℃，固化7小时，冷却后置于恒温室，制得风力发电叶片。
对比例6
其与实施例3的制备方法相同，区别仅在于不含有改性微球。
对比例7
其与实施例3的配比相同，区别在于制备方法不同，区别仅在于将改性微球、A组分、B组分一起混匀。
对比例8
其与实施例3的制备方法相同，区别仅在于仅含有实施1制备的硅气凝胶粉体A和B。
对比例9
一种改性微球，其与实施例4的制备方法相同，区别仅在于黏胶剂采用对比例2的黏胶剂。
对比例10
一种改性微球，其与实施例4的制备方法相同，区别仅在于黏胶剂采用对比例3的黏胶剂。
对比例11
一种改性微球，其与实施例4的制备方法相同，区别仅在于黏胶剂采用对比例4的黏胶剂。
对比例12
一种改性微球，其与实施例4的制备方法相同，区别仅在于黏胶剂采用对比例5的黏胶剂。
将本发明制备的改性微球，做耐水实验，结果如下表2所示：
耐水时间：是将上述吸附剂浸泡在水中，计时至吸附剂表面出现开裂。
表2改性微球的耐水时间
风力发电叶片的性能数据如下表3所示，
表3风力发电叶片的性能数据
测试引用标准为GB/T1447-2005
通过上述数据的对比可以看出，本发明的改性微球耐水性好，韧性好，非常适于与环氧树脂配合应用在风力发电叶片的制备上。
本发明改性微球中的黏胶剂是各组分之间的相互配合，尤其是硅溶胶、偶联剂、氧化铝和氢氧化铝、以及聚乙烯醇和/或硅丙乳液的配合，四者相互协同，使黏胶剂的耐水性和韧性都比较好。若仅有硅酸钠或硅酸钾的普通无机黏胶剂，很怕水，耐水时间在1小时左右；也非常脆，普通无机黏胶剂的折角超不过3度。
本发明的黏胶剂中的加入硅溶胶，其起到进一步加强粘结的作用，而若是替换成硅气凝胶粉体，硅气凝胶粉体只能起到填料的作用，不会有加强粘结的效果。
本发明的环氧树脂复合材料制备的风力发电叶片，经过改性微球、硅气凝胶粉体A复合的环氧树脂，因为两者具有疏水性，可以有效减弱风力发电叶片的亲水性，从而使水无法附着在叶片表面，从而从减少叶片结冰；
本发明的环氧树脂复合材料制备的风力发电叶片，经过改性微球复合的环氧树脂，因为改性微球具有多孔结构，不仅不会减弱叶片的硬度，反而会增加叶片的硬度和弯曲强度。
本发明的环氧树脂复合材料制备的风力发电叶片，经过改性微球、硅气凝胶粉体A复合的环氧树脂，因为改性微球具有非常的重量，还有比较大的体积，使得同等体积下的叶片相对于未加入改性微球的叶片，叶片重量可以减轻20-30%，有效减少电机的启动能耗。

Claims (7)

1.一种风力发电叶片，其特征在于，包括：环氧树脂组合物、硅气凝胶粉体A、改性微球和纤维增强织物；
所述改性微球占所述环氧树脂组合物重量的3～8%；
所述硅气凝胶粉体A占所述环氧树脂组合物重量的1～2%；
所述纤维增强织物占所述环氧树脂组合物重量的60～68%；
所述改性微球按重量份数计，包括
硅气凝胶粉体B 20-40份；
黏胶剂 40-50份；
所述黏胶剂的原料，按重量份数计，包括：
硅酸钠： 15-25份；
硅酸钾： 15-25份；
蒸馏水： 40-50份；
硅溶胶： 10-20份；
硅烷偶联剂： 3-6份；
氢氧化铝和/或氧化铝： 10-15份；
聚乙烯醇和/或硅丙乳液： 3-5份；
所述黏胶剂的制备方法为：
将黏胶剂中的各原料搅拌均匀，然后加入酸溶液，使pH值在 7-9之间，然后搅拌90-100min，加热到85℃-95℃，得到黏胶剂；
所述酸溶液为硝酸、盐酸、醋酸的一种或组合配成的溶液；所述酸溶液中酸与水的重量比为1:5-8；
风力发电叶片的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性微球的制备；将硅气凝胶粉体B与醇溶剂混匀；最后再加入黏胶剂混匀，在惰性气体保护下，通过内循环喷雾干燥法，进行喷雾干燥造球；
所述改性微球的直径范围为30-100um；比重≦0.1，接触角≧130°，邵氏硬度>80HD；
（2）将所述改性微球、硅气凝胶粉体A先与A组分中的烯丙基缩水甘油醚混合均匀，然后再与A组分中的其他组分混合均匀，然后再与B组分混合均匀后；脱泡处理，然后与所述纤维增强织物一同浇筑制备风力发电叶片；
硅气凝胶粉体A或B的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硅源和溶剂的混合溶液
（2）制备溶胶
（3）制备凝胶
（4）老化
（5）溶剂置换
（6）表面修饰
（7）干燥后制得固态粉末状的硅气凝胶。
2.根据权利要求1所述的风力发电叶片，其特征在于：
所述环氧树脂组合物，包括重量配比为100:28～33的A组分和B组分；
所述A组分，以A组分的重量为基准，各组成成分的重量百分比计为：
环氧当量为175～190克/当量的双酚A型环氧树脂：84％；
烯丙基缩水甘油醚：15%；
C8-C10脂肪醇缩水甘油醚0.8％；
丙基三甲氧基硅烷0.15％；
抗氧化剂：0.05%；
所述B组分，以B组分的重量为准，各组成成分的重量百分比为：
聚醚胺：76％；
N-氨乙基哌嗪24％。
3.根据权利要求1所述的风力发电叶片，其特征在于：所述纤维增强织物的模量大于78000N/mm2。
4.根据权利要求1所述的风力发电叶片，其特征在于：所述硅气凝胶粉体A或B相同或不同，孔径范围在20-30nm，比重≦0.05，接触角≧150°。
5.根据权利要求1所述的风力发电叶片，其特征在于：所述硅烷偶联剂为全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷中的一种或组合；
所述硅溶胶的固含量为25-30%。
6.根据权利要求1所述的风力发电叶片，其特征在于：所述醇溶剂与硅气凝胶粉体B加入的质量相等，所述醇溶剂为甲醇、丙醇、乙醇中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的风力发电叶片，其特征在于：所述内循环喷雾干燥器进口温度为230℃，出口温度为86℃，雾化喷头转速为≧3000转/min，含氧量≦3%。
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