風(fēng)機(jī)葉片材料：《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事

　　為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電葉片長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，需要在葉片上涂裝防護(hù)涂層使得葉片具備優(yōu)良的耐候、耐磨、防污等性能。文中介紹了各種合成高分子樹脂材料在風(fēng)電葉片保護(hù)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，包括應(yīng)用最普遍、性能全面的聚氨酯，耐候性極佳、表面能較低的氟聚合物以及粘接性好、附著能力強(qiáng)的丙烯酸樹脂等。這些聚合物以單一組分或幾種材料復(fù)合的形式制備成單層或多層的防護(hù)涂層，以期使得葉片涂料具備優(yōu)異的防護(hù)性能。

　　風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，已越來越受到世界各國的關(guān)注，對風(fēng)能的有效利用有助于實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)多元化，減少環(huán)境污染。截止2009年底，我國風(fēng)電實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)達(dá)到1613萬kW,同比增長92%。風(fēng)力發(fā)電市場的迅猛拓寬，勢必帶動(dòng)相關(guān)裝置設(shè)備需求的快速增長，保證這些設(shè)備的質(zhì)量對于促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展尤為重要。

　　風(fēng)電葉片作為發(fā)電風(fēng)機(jī)的重要組成部分，是確保其在惡劣的環(huán)境下長期、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在。風(fēng)電葉片的長度可達(dá)60m,葉片防雷擊的工作已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道，但另一方面，由于風(fēng)電葉片的制造材料如環(huán)氧樹脂玻璃鋼在常年經(jīng)受沙塵、紫外線、暴雨的侵襲后很難保持完好，故需要對葉片表面進(jìn)行涂裝保護(hù)涂層以提高葉片的使用壽命，減少甚至實(shí)現(xiàn)葉片在20年以上的零維護(hù)。

　　本文主要介紹作為風(fēng)電葉片防護(hù)涂層材料的幾種聚合物樹脂———聚氨酯、氟樹脂、丙烯酸樹脂等，并對其研究方向和發(fā)展進(jìn)行了展望。

　　風(fēng)電葉片涂層材料的性能要求

　　風(fēng)電葉片涂料需要經(jīng)受陽光暴曬，晝夜冬夏的高低溫變化，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，會(huì)受到風(fēng)沙雨雪的劇烈沖刷，此外，大量沙石、水滴的粘附會(huì)嚴(yán)重影響其空氣動(dòng)力學(xué)性能以及降低發(fā)電機(jī)組的輸出功率[5。作為風(fēng)電葉片的涂料，需要具備的性能主要有：耐候性、耐磨性、優(yōu)異的附著力、耐化學(xué)品性等，具體的技術(shù)指標(biāo)如附著力需大于5MPa,自然表干時(shí)間應(yīng)短于8h,500轉(zhuǎn)的耐磨性測試后，質(zhì)量損失少于20mg/500g等。

　　目前，國際上使用的風(fēng)電葉片防護(hù)涂層材料以聚氨酯為主，主要是以溶劑型的聚氨酯底漆配以溶劑型的聚氨酯面漆，性能較好，同時(shí)價(jià)格適中。2010年，美國PPG公司推出高級薄膜型HSP-7401抗蝕耐候高性能聚氨酯底漆和AUE-5000聚氨酯面漆系統(tǒng)，進(jìn)一步推廣了聚氨酯在葉片涂料上的應(yīng)用。為使得涂料具備更高的綜合性能，近幾年，也出現(xiàn)了利用氟化聚合物、丙烯酸樹脂等配套制備風(fēng)電葉片涂料。

　　聚氨酯材料

　　聚氨酯樹脂具備優(yōu)良的耐油耐磨性、耐化學(xué)藥品性、較強(qiáng)的附著能力，故由其所制的涂料已最廣泛地應(yīng)用在風(fēng)電葉片上。風(fēng)電葉片涂料耐候性能要求極高，在利用聚氨酯配制該涂料時(shí)，以脂肪族或脂環(huán)族的多異氰酸酯為宜，避免選用易泛黃的芳香族類。

　　西北永新化工股份有限公司研制出一種以有機(jī)氟硅改性彈性聚氨酯脲樹脂為基料的高性能風(fēng)電涂料，主要包含作為多醇的聚酯、聚四氫呋喃二醇，二異氰酸酯以異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）為佳，再用含羥基的硅氧烷、含氟硅氧烷進(jìn)行改性。將該組分與助劑組分配勻后進(jìn)行涂裝，涂料性能良好，具有一定推廣價(jià)值。

　　中海油常州涂料化工研究院的狄志剛等制備了一種高耐候耐磨彈性聚氨酯固化劑，該固化劑是以耐候性脂肪族的共聚酯和含有羥基的氟樹脂為主要原料，與IPDI反應(yīng)，合成得到EPU固化劑，按照n（-NCO）∶n（-OH）=1˙2∶1與高耐候性羥基組分配漆，可運(yùn)用到風(fēng)電葉片涂料上。

　　該固化劑與傳統(tǒng)的HDI三聚體和市售的聚氨酯固化劑相比，在耐候性、耐磨性、對底材的附著力上都有優(yōu)勢。李華明等用硅醇改性的耐候性良好并且具有一定彈性的聚酯樹脂為基料，以拜耳聚氨酯N-75為固化劑，配以其他助劑，制得既有優(yōu)異的耐候性，又有良好的抗風(fēng)沙蝕性能的保護(hù)涂料。

　　中遠(yuǎn)關(guān)西涂料化工有限公司研制出一種作為風(fēng)機(jī)葉片面漆的水性聚氨酯涂料，與聚天門冬氨酸酯底漆配套使用。涂料選用純丙類的羥基丙烯酸分散體，固化劑以聚醚改性的HDI三聚體為主，拼用一部分聚酯改性HDI三聚體。同樣是利用水性聚氨酯作為風(fēng)電葉片涂料，沈劍平通過實(shí)驗(yàn)比較后發(fā)現(xiàn)氨基磺酸鹽改性的低黏度HDI固化劑綜合性能最優(yōu)，且可在不經(jīng)稀釋的情況下與含羥基的水分散體組分混合均勻。

　　國外，Kallesoee等對生成聚氨酯的多元醇、多異氰酸酯的選擇進(jìn)行了分析。多元醇至少含有70%的羥基官能團(tuán)數(shù)量在2~8個(gè)之間的羥基組分，推薦使用脂肪族的聚酯，以直鏈型為宜，不推薦使用過多含有支鏈或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的聚酯；固化劑以含有聚酯結(jié)構(gòu)、尿丁二酮基團(tuán)或者脲基甲酸酯結(jié)構(gòu)的多異氰酸酯為主，使用含上述三種結(jié)構(gòu)的多異氰酸酯90%以上，有助于涂料獲得較好的彈性和壽命。

　　德國Evonik Degussa公司混合高、低分子量的多醇，結(jié)合多異氰酸酯和光穩(wěn)定的芳香族胺制備聚氨酯涂衣，添加經(jīng)過六甲基二硅氮烷疏水處理和球磨機(jī)修飾的熱解硅石作為填料。涂料涂抹在環(huán)氧樹脂上表現(xiàn)出很好的粘附性。構(gòu)成聚氨酯的聚酯和固化劑一定程度上決定了涂料在風(fēng)電葉片上的表現(xiàn)和性能，選擇一種或幾種具備較強(qiáng)耐候能力的聚酯或固化劑對于提高聚氨酯涂料的耐久性及完善其綜合性能至關(guān)重要。

　　在當(dāng)前風(fēng)電市場上，溶劑型涂料占據(jù)了主導(dǎo)地位，但低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）、環(huán)保的高性能水性聚氨酯涂料顯然更加符合風(fēng)力發(fā)電“綠色能源”這一概念。水性聚氨酯涂料將成為風(fēng)電葉片涂料的一個(gè)重要的發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。隨著風(fēng)電葉片涂料技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝技術(shù)的不斷推陳出新，水性聚氨酯涂料勢必將在風(fēng)電葉片涂料上占據(jù)一席之地。

　　氟聚合物材料

　　風(fēng)電葉片普遍面臨三個(gè)問題：冰粘附和沖擊、昆蟲的累積、沙和水滴的侵蝕。Parent、Olsen均建立了一種葉片動(dòng)態(tài)加熱的除冰系統(tǒng)從而防止冰的粘附，但這種方法僅能“治標(biāo)”，而且添加熱力系統(tǒng)增加能源消耗。由于親水的涂料會(huì)增強(qiáng)冰的粘附，Dalili等建議應(yīng)當(dāng)選擇一種低表面能、疏水的涂料從根本上解決上述難題。

　　氟原子半徑小、電負(fù)性大，有機(jī)氟聚合物中含有F-C鍵，鍵能高達(dá)515 kJ/mol,兩個(gè)氟原子的范德華半徑之和為0˙27 nm,基本上可將C-C鍵完全包圍而不露出一點(diǎn)空隙，從而使得任何基團(tuán)或者原子都無法進(jìn)入破壞C-C鍵，這種屏障的效果使得有機(jī)氟涂料擁有許多特異的性能，如良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性、耐熱耐寒性、耐輻射性，另外含氟聚合物表面能低，具有疏水疏油的特點(diǎn)，優(yōu)異的自潤滑性能與低摩擦性能，這些特性與風(fēng)電葉片涂料的性能要求不謀而合。

　　鑒于有機(jī)氟改性過的樹脂與底材的附著能力欠佳，故含氟聚合物作為風(fēng)電葉片涂料的面漆較為合適。

　　傳統(tǒng)氟樹脂以聚偏氟乙烯（PVDF）為代表，PVDF涂料戶外的使用壽命可達(dá)20年以上。盡管具備優(yōu)良的耐候性、韌性好、耐粉化等特點(diǎn)，但由于PVDF涂料的涂敷需要經(jīng)過高溫烘烤，加工過程稍顯繁瑣。

　　日本旭硝子公司1982年推出的Lumiflon產(chǎn)品，即三氟乙烯與烷基乙烯基醚交替共聚物，是世界首創(chuàng)的可溶型常溫固化型涂料用氟樹脂，除擁有氟涂料的防護(hù)效果好、防護(hù)壽命長等優(yōu)點(diǎn)外，還可以常溫固化簡化施工，可在大型器件上直接噴涂。FEVE的成功研發(fā)，使氟樹脂及涂料由傳統(tǒng)的熱塑性進(jìn)入了熱固性時(shí)代，加速了氟涂料的發(fā)展，拓寬了氟樹脂涂料的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　日本電工株式會(huì)社和美國PPG公司均將三氟乙烯-烷基乙烯基醚交替的含氟共聚物用于風(fēng)電葉片涂料，并將其用在耐候性要求最高的最外層。在Lumiflon分子結(jié)構(gòu)中，R1作為烷基基團(tuán)，提供聚合物的溶解能力，影響涂料的光澤與硬度；-OH作為常溫固化的交聯(lián)點(diǎn)，可用異氰酸酯作為固化劑；乙烯基醚-O-R3賦予樹脂的被乳化能力，有助于涂料的柔韌性及穩(wěn)定性；含氟鏈段則提供涂層超強(qiáng)的耐候性和耐久性。部分PFEVE分子結(jié)構(gòu)中還含有酸性的羧基基團(tuán)，可促進(jìn)樹脂和顏料、固化劑的相容性。

　　氟化樹脂的引入有助于提高涂料的耐候性，但是Levine在研究了Lumiflon結(jié)合水性聚氨酯涂料的作用和效果后發(fā)現(xiàn)，增加Lumiflon的含量卻導(dǎo)致了涂料的耐候性、強(qiáng)度的降低，主要的原因可能是含氟添加劑中的氧乙烯基被用于生成水性含氟聚合物乳液。

　　由于氟碳涂料價(jià)格昂貴，且以PVDF為代表的傳統(tǒng)型氟碳涂料需要高溫固化，限制了其在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用。利用有機(jī)氟改性聚氨酯或其它樹脂既提高性能、降低成本又能解決氟樹脂附著能力差、不能常溫固化的缺陷。Alois僅利用少量的含氟組分改性聚氨酯，所得涂料既能常溫固化，且表面性能較原先聚氨酯有很大提高。研究一種性能更為優(yōu)異且成本低廉，又能如Lumiflon可常溫固化的含氟涂料勢在必行，可以預(yù)見，這類涂料的誕生將推動(dòng)風(fēng)電葉片涂料的發(fā)展乃至整個(gè)風(fēng)電行業(yè)的大步前進(jìn)。

　　聚丙烯酸酯材料

　　丙烯酸樹脂涂料因其耐候、耐光、耐腐蝕性能優(yōu)異，粘接性好，對底材的附著能力強(qiáng)，已在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但該樹脂耐水、耐溶劑性能相對較差，且不耐磨，所以一般將丙烯酸樹脂作為風(fēng)電葉片涂料的底漆使用。

　　日本電工株式會(huì)社制備的葉片涂料總共三層，除最外層為上述所說的含氟涂層外，中間層為丙烯酸類和氨酯類聚合物組成的復(fù)合膜，底層則是丙烯酸類的壓敏粘層。中間層的丙烯酸類聚合物主要是丙烯酸及其同系物單體、均聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg低于0℃的丙烯酸類單體（如丙烯酸丁酯）和均聚物Tg不低于0℃的丙烯酸類單體（如異冰片基丙烯酸酯）這三類單體的共聚物。壓敏粘層采用丙烯酸酯為主要組分，共聚混合含有羥基或羧基的單體，在底層的制備過程中，通過通入氣體、加入發(fā)泡劑或空心微球材料使得壓敏粘層獲得氣泡，而這種含氣泡的結(jié)構(gòu)其作用表現(xiàn)在對于葉片彎曲或者不平坦的表面仍能具有很好的附著能力。圣戈班公司制備的3層結(jié)構(gòu)的涂料中，底層同樣為丙烯酸類的壓敏粘層，而中間層和最外層則推薦使用氟化聚合物和丙烯酸類聚合物的混合體系。

　　Paul提出一種使得外層具有很好的耐候耐磨性能而又能使得內(nèi)層具有很好的粘附性能的方法：兩者均由PVDF和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）構(gòu)成，其中外層的PVDF含量要高于PMMA,而內(nèi)層PMMA的含量要高于PVDF。

　　美國PPG公司在風(fēng)電葉片涂料中摻入適量丙烯酸類聚合物，合適的丙烯酸聚合物可以是丙烯酸的烷基酯和不飽和烯類的聚合物，如甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈，而丙烯酸的共聚物也可以含有羥基組分，以方便涂料進(jìn)行交聯(lián)，特別是直鏈上含有2~4個(gè)碳原子的烷基羥基結(jié)構(gòu)。

　　利用有機(jī)氟改性丙烯酸酯，改性后的涂料不僅保持了原有的丙烯酸酯的特性，還提高了涂層的耐候性、抗污性等。在國外，氟代丙烯酸酯聚合物已經(jīng)成功地用作橋梁、建筑、汽車等耐候性要求較高的外用涂料，能否將該類聚合物引入到風(fēng)電葉片涂料上是一個(gè)值得探討和研究的問題。

　　其它材料

　　聚天門冬氨酸涂料是近幾年新興的高性能雙組份涂料，耐黃變，性能穩(wěn)定。拜耳公司[27]用聚天門冬氨酸酯作為聚脲的面漆或以單一的防腐涂層形式應(yīng)用在風(fēng)電葉片上，涂膜表干3h,具有極佳的防腐耐磨性能。有機(jī)硅涂料具備優(yōu)良的耐候性、耐高低溫性、抗水性、耐沾污等性能，已廣泛應(yīng)用于建筑、航天等領(lǐng)域。

　　在2009年10月北京舉辦的中國國際風(fēng)能大會(huì)上，Dow corning公司展示了一種硅樹脂涂層產(chǎn)品，該產(chǎn)品可直接敷在葉片表面，形成一層性能卓越的保護(hù)層。

　　環(huán)氧樹脂涂料具備較高的粘接力，耐候性較強(qiáng)，防腐性能卓越，通過添加納米無機(jī)材料對環(huán)氧樹脂涂料進(jìn)行改性，可以提高涂層的耐磨及防腐能力

　　Karmouch在環(huán)氧涂料中添加納米級二氧化硅顆粒得到超疏水涂料，將該涂料應(yīng)用在風(fēng)電葉片基材上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)涂層表面接觸角可達(dá)到152°，且具備較強(qiáng)的紫外線耐受力。

　　除添加無機(jī)納米材料外，直接涂抹無機(jī)薄膜作為防護(hù)涂層也能對葉片起到保護(hù)作用。Ni-P薄膜作為應(yīng)用甚廣的無機(jī)涂層，具備良好的耐磨和耐腐蝕性

　　Lee將Ni-P薄膜涂布在風(fēng)電葉片上，在較高的P含量（P>7%）和較小的微空隙下，當(dāng)?shù)撞牟ＡЮw維增強(qiáng)塑料（GFRP）的表面粗糙度超過0˙3μm后，涂料的防腐和耐磨性能將有所提高，此外，膜厚和拋光條件對涂膜性能也有影響。

　　結(jié)束語

　　現(xiàn)如今，居高不下的維修成本，是大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的絆腳石。研究一種經(jīng)濟(jì)高效的葉片涂料已成為推廣風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)亟待解決的問題。風(fēng)電葉片防護(hù)涂層材料的研發(fā)不局限于單一的某種材料，幾種樹脂的配套使用或通過改性可使涂料性能更趨優(yōu)異，合理搭配聚氨酯、有機(jī)氟、丙烯酸類等聚合物，特別是利用有機(jī)氟改性有助于獲得性能全面的葉片涂料。當(dāng)前，我國的風(fēng)電葉片涂料大部分還依賴進(jìn)口，但相信隨著研究的不斷深入，綜合性能優(yōu)異的國產(chǎn)風(fēng)電葉片涂料的問世指日可待，這對于促進(jìn)風(fēng)電的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高國產(chǎn)風(fēng)力機(jī)組在國際市場的競爭能力，實(shí)現(xiàn)我國風(fēng)電設(shè)備制造的國產(chǎn)化意義重大。

風(fēng)機(jī)葉片材料：風(fēng)機(jī)葉片各纖維材料分析及生產(chǎn)工藝介紹

　　北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)訊:風(fēng)力發(fā)電是綠色能源的一種， 進(jìn)入21 世紀(jì)， 在全球的發(fā)展可以說是風(fēng)起云涌。復(fù)合材料在新能源發(fā)展領(lǐng)域中的應(yīng)用主要是用來制造風(fēng)電機(jī)組的葉片。

　　隨著風(fēng)力發(fā)電功率的不斷提高，捕捉風(fēng)能的葉片也越做越大，對葉片的要求也越來越高，葉片的材料越輕，強(qiáng)度和剛度越高，葉片抵御載荷的能力就越強(qiáng)，葉片就可以做得越大，它的捕風(fēng)能力也就越強(qiáng)，葉片長度也由原來的30——40 m 增加至60 m 以上。在葉片長度增加的同時(shí)，如何減輕風(fēng)力機(jī)葉片的重量成為了風(fēng)電設(shè)備行業(yè)需要共同面對的問題。因此，輕質(zhì)高強(qiáng)、耐蝕性好，具有可設(shè)計(jì)性的復(fù)合材料是目前大型風(fēng)力機(jī)葉片的首選材料。圖1 為大型風(fēng)力機(jī)葉片的形狀。

　　長纖維復(fù)合材料在風(fēng)力機(jī)葉片的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，長纖維增強(qiáng)熱塑性材料也隨之飛快發(fā)展，已成為增強(qiáng)塑料行業(yè)中增長最快的產(chǎn)業(yè)之一。長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料在歐美發(fā)達(dá)國家已得到大力發(fā)展。

　　玻璃纖維復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片

　　(1)玻璃纖維增強(qiáng)聚酯樹脂的風(fēng)力機(jī)葉片當(dāng)葉片長度為19 m 時(shí)，其質(zhì)量為1.8 t，長度增加到34 m 時(shí)，葉片質(zhì)量為5.8 t ;葉片長度達(dá)到52 m 時(shí)，則其質(zhì)量高達(dá)21 t ，因此需要尋找更好的材料以適應(yīng)大型葉片發(fā)展的要求。

　　又如上海市崇明縣(一個(gè)大島)，在近幾年內(nèi)按能源規(guī)劃將已建成風(fēng)力機(jī)發(fā)電2.7 萬臺(tái)，其數(shù)量十分驚人。我國沿海城市很多，如北方有大連、旅順、青島、煙臺(tái)、威海等;南方有海南島、珠海、汕頭、溫州、舟山島等，將有很大的發(fā)展應(yīng)用前途。

　　(2) 玻璃纖維材料，應(yīng)用性能及優(yōu)點(diǎn)用廢舊玻璃為原料， 經(jīng)高溫熔劑、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制得纖維布或織物。單絲直徑 1—— 20 μm，相當(dāng)于 1/5 ——1/2 頭發(fā)絲。

　　玻璃纖維束由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維的應(yīng)用性能可用于電絕緣、防腐、防潮、隔熱、隔聲、減震等。如風(fēng)力機(jī)葉片，雷達(dá)罩等。

　　材料組成由熱塑性樹脂或熱固性樹脂(黏結(jié)劑)+ 玻璃纖維(增強(qiáng)填料)組成，又稱玻璃鋼。

　　牌號主要有：

　　玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺( 尼龍)，F(xiàn)RPA(Fiberreinforcement polyae); 玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯，F(xiàn)RPC(Fiber reinforcement polycarbonate); 長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，LFT; 玻璃氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，GMT 等。

　　玻璃纖維增強(qiáng)材料的優(yōu)點(diǎn)：

　　⊙抗拉強(qiáng)度高，δ < 3% ;

　　⊙彈性模量高，剛性好，復(fù)合制件尺寸穩(wěn)定性好;

　　⊙不燃性，耐化學(xué)腐蝕;

　　⊙ 吸水性小;

　　⊙耐熱性好，不易燃燒;

　　⊙加工性好，可制成股、束、氈、織布;

　　⊙透明性好，可透過光線;

　　⊙價(jià)格便宜，可回收再利用。

　　碳纖維復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片

　　為了提高風(fēng)能利用率，風(fēng)力機(jī)單機(jī)容量不斷擴(kuò)大，兆瓦級風(fēng)力機(jī)已經(jīng)成為風(fēng)電市場的主要產(chǎn)品，并對葉片提出了更高的要求。由于碳纖維比玻璃纖維具有更高的比強(qiáng)度和比剛度(碳纖維復(fù)合材料的密度比玻璃纖維的密度小)，因此大量地采用了碳纖維復(fù)合材料。目前，歐洲風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量3.6 MW 機(jī)組已批量安裝，還有4.2 MW、4.5 MW 和5 MW 機(jī)組也已不斷逐步安裝運(yùn)行;美國經(jīng)成功研制出容量 7 MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī);英國正在研制容量10 MW 的巨型風(fēng)力發(fā)電機(jī);德國容量5 MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其葉片長度為56 m;丹麥V-90型風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量為3.0 MW，葉片長度為44 m ;西班牙Gamesa 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長度已達(dá) 90 m，由此可見，用碳纖維復(fù)合材料制造大型葉片勢在必行。

　　牌號主要有：

　　日本東麗公司：T300、T400、T700、T800,T1000 等;美國赫克利(Hexcel)： ① AS 系列：AS4，AS4C，AS4D， AS7 等; ② IM 系列：IM2A,IM2C、IM6、IM7、IM8、IM9、IM10 等。

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風(fēng)機(jī)葉片材料：風(fēng)機(jī)葉片材料的演變史及今后的發(fā)展方向

　　一場10級錦工可以拔起樹木，摧毀建筑物；一場12級颶風(fēng)可以讓波浪滔天。風(fēng)，也許是世界上最無形又最具潛能的力量；是地球上取之不盡的能源。它蘊(yùn)量巨大，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。很早以前，人們就利用風(fēng)車來抽水、磨面。在今天，風(fēng)電作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視，不管是在荒無人煙的草原、戈壁，還是環(huán)境惡劣的島嶼、海面，都能看到白色的風(fēng)力發(fā)電機(jī)擎天而立，迎風(fēng)飛旋。

　　一百多年以來，葉片除了越變越長以外，葉片材質(zhì)有哪些改變？

　　1887年，美國人Charles F.Brush建造了第一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。葉片材料：雪松木，葉片長度：8.5米。?

　　2020年，中國吉林重通成飛開發(fā)的國內(nèi)最長海上風(fēng)電葉片在江蘇如東基地成功下線。?葉片材料：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，葉片長度：83.6米。

　　葉片材料的演變經(jīng)歷三個(gè)時(shí)期：木質(zhì)材料→金屬材料→復(fù)合材料。

　　在葉片的成本中，葉片選材占大頭，對葉片綜合性能的影響也是最顯著。最開始的葉片材料為木質(zhì)葉片，布蒙皮葉片，然后是金屬葉片，最后到現(xiàn)在比較主流的復(fù)合材料葉片。

　　首先，風(fēng)電葉片要足夠輕。在相同的風(fēng)速下，更輕的葉片更容易旋轉(zhuǎn)，那么其風(fēng)力轉(zhuǎn)換效率就會(huì)大大提高。另外，還需要高強(qiáng)度和高韌性，以滿足幾十年的服役壽命要求。最后，成本要低，因此，葉片材料的發(fā)展是一個(gè)逐步輕量化，高性能化，低成本化的漫長的篩選和開發(fā)過程。

　　木質(zhì)葉片

　　早期的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率容量很小，因此大多采用木質(zhì)葉片，但木制葉片不易扭曲成型，且強(qiáng)度不高，在潮濕環(huán)境下也容易腐蝕;而且隨著大、中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展，木質(zhì)葉片越來越無法滿足葉片尺寸的增加要求，因此，木質(zhì)葉片逐步退出了歷史舞臺(tái)。

　　金屬葉片

　　金屬葉片克服了木質(zhì)葉片不易扭曲加工成型的缺點(diǎn)，而且金屬材料的價(jià)格低廉，在木質(zhì)葉片之后的很長一段時(shí)間被認(rèn)為是風(fēng)電葉片最理想的材料。

　　鋁合金葉片

　　這里面用到的金屬材料主要是鋁合金。但是，也存在諸多弊端，雖然鋁合金葉片重量輕、易于加工，但對于葉跟到葉尖漸縮的葉片，鋁合金的加工特別困難，此外，金屬材料在空氣中的腐蝕問題，也對葉片的保養(yǎng)和后期維護(hù)提出了挑戰(zhàn)。

　　纖維增強(qiáng)復(fù)合材料葉片

　　1950年，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料原材料體系被逐步開發(fā)，其潛在性能優(yōu)勢不斷被發(fā)掘，隨著應(yīng)用技術(shù)的積累，長纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能、工藝性能和耐環(huán)境侵蝕性能，成為當(dāng)今大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片材料的首選。

　　這里的纖維主要有玻璃纖維和碳纖維兩種，由高分子聚合物（環(huán)氧樹脂，不飽和樹脂等）通過特定的成型工藝加工而成。

　　玻璃纖維（左）和碳纖維（右）

　　重通成飛國內(nèi)最長葉片的碳纖維主梁生產(chǎn)線（實(shí)現(xiàn)減重30%）

　　纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是大型葉片的不二選擇。加工工藝一般采用真空吸注成型工藝，如下圖所示。

　　真空吸注成型工藝

　　該工藝?yán)美w維和泡沫結(jié)構(gòu)層的真空，吸入常壓下的液態(tài)環(huán)氧樹脂，然后加熱使樹脂固化，被樹脂浸潤的纖維結(jié)構(gòu)隨即成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，這是真空吸注成型的原理。不同的葉片型號，會(huì)對應(yīng)一個(gè)特定的整體結(jié)構(gòu)，即復(fù)合材料葉片。

　　與傳統(tǒng)金屬材料葉片相比，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料葉片的優(yōu)勢更為明顯：與真空吸注工藝結(jié)合使得生產(chǎn)效率大大提高;通過調(diào)控纖維方向可設(shè)計(jì)不同性能的葉片;一體化成型，產(chǎn)品尺度限制小;高強(qiáng)高韌，特別適合制造大型風(fēng)電葉片。因?yàn)椋谝陨蟽?yōu)勢，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料葉片成為現(xiàn)今風(fēng)電葉片的主導(dǎo)。

　　重通成飛車間正在鋪設(shè)的碳纖維布

　　國內(nèi)目前風(fēng)電葉片材料是這么個(gè)情況：我國較小型葉片（如22 m長）一般選用量大、價(jià)廉的玻璃纖維增強(qiáng)塑料，基體樹脂以不飽和聚酯樹脂為主;而較大型葉片（長度42 m以上）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則選用碳纖維復(fù)合材料或碳纖維與玻璃纖維的混雜復(fù)合材料，采用真空導(dǎo)入生產(chǎn)工藝，而基體樹脂則以環(huán)氧樹脂為主。未來的發(fā)展方向是低成本、高性能、環(huán)保。

　　但是，海上風(fēng)電正在對葉片材料提出更高的要求。由于海上風(fēng)電葉片的嚴(yán)苛要求，陸上大規(guī)模使用的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已難以獨(dú)立勝任。相較之下，碳纖維復(fù)合材料葉片的剛度為玻璃纖維復(fù)合葉片的兩至三倍，極限和疲勞性能都優(yōu)于玻璃纖維復(fù)合材料，是名副其實(shí)的高性能材料。

　　但是有一點(diǎn)，碳纖維復(fù)合材料的價(jià)格要遠(yuǎn)高于玻璃纖維，這是致命傷，昂貴的價(jià)格大大限制了它在風(fēng)電葉片上的大范圍應(yīng)用。然而，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用已成為趨勢，隨著葉片越來越長，碳纖維復(fù)合材料將成為超長葉片材料的不二選擇。

　　未來以下三種材料或會(huì)有較大發(fā)展?jié)摿?/p>

　　1.碳纖維增強(qiáng)乙烯基樹脂?

　　碳纖維增強(qiáng)乙烯基樹脂順應(yīng)低成本的葉片發(fā)展趨勢。葉片的成本在整個(gè)風(fēng)電機(jī)組占比較大，碳纖維價(jià)格昂貴，碳纖維加環(huán)氧樹脂的葉片方案，會(huì)大大增加成本。如果選擇性價(jià)比高的乙烯基樹脂來替代環(huán)氧樹脂，可降低風(fēng)電葉片成本。

　　另外，乙烯基樹脂的工藝性好，能滿足機(jī)械力學(xué)性能、抗疲勞性、剛度等各項(xiàng)性能指標(biāo)的設(shè)計(jì)要求。碳纖維增強(qiáng)乙烯基樹脂有望降低成本，對于推廣碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料葉片有利。

　　2.熱塑性復(fù)合材料?

　　熱塑性復(fù)合材料葉片順應(yīng)環(huán)保的發(fā)展要求。前面提到的加注成型工藝，多采用熱固性樹脂，如環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等，熱固性樹脂制成的風(fēng)電葉片在其退役后材料很難被回收利用，有環(huán)保的壓力。與熱固性復(fù)合材料相比，熱塑性復(fù)合材料在滿足密度小、強(qiáng)度高、抗沖擊性好的前提下，兼具可回收再利用的優(yōu)點(diǎn)。

　　但是，目前熱塑性復(fù)合材料葉片成本還較高，主要原因在于未大規(guī)模推廣應(yīng)用。

　　3.生物質(zhì)材料?

　　生物質(zhì)材料也是出于環(huán)保的考慮。風(fēng)電葉片發(fā)展一百多年之后，最初的木質(zhì)葉片又重新登上了歷史舞臺(tái)。目前，市場上以木質(zhì)/竹制品等生物質(zhì)材料制成的風(fēng)電葉片為主，此類風(fēng)電葉片具有如下優(yōu)點(diǎn)：剛度高、穩(wěn)定性好、低溫阻尼好、材料可再生、成本低。

　　從工藝上看，相比碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，竹材的用量高達(dá)50%~70%，環(huán)氧樹脂用量少，避免了固化過程的過熱反應(yīng)，材料的收縮小;與玻璃纖維復(fù)合材料葉片相比，則減少了加工時(shí)間，更具有市場競爭能力。

　　文章來源： 世紀(jì)風(fēng)電網(wǎng)

風(fēng)機(jī)葉片材料：風(fēng)電葉片制作工藝風(fēng)電葉片材料

　　【摘要】一起裝修網(wǎng)的小編整理了風(fēng)電葉片制作工藝風(fēng)電葉片材料的裝修攻略，為廣大裝修業(yè)主提供一些裝修參考，解決一些裝修中遇到的問題。可以收藏風(fēng)電葉片制作工藝風(fēng)電葉片材料，方便裝修的時(shí)候查看。

　　( feng dian ye pian zhi zuo gong yi feng dian ye pian cai liao)

　　風(fēng)電葉片是目前許多上市公司的投資項(xiàng)目，主要是由于葉片是盈利模式清晰的行業(yè)，那大家想不想多了解1些關(guān)于風(fēng)電葉片的制作工藝呢，想知道就以及1起看下來吧。

　　1、風(fēng)電葉片材料

　　對于于風(fēng)電葉片的材料請求比較高，它所需要的材質(zhì)要知足比重較輕有韌性機(jī)械機(jī)能強(qiáng)，還能對于雨以及惡劣天氣的考驗(yàn)過關(guān)，和葉片的彈性以及旋轉(zhuǎn)慣是正常區(qū)間值當(dāng)中的耐侵蝕承受患了紫外線的照耀，保護(hù)本錢低的材料。能知足這些請求的材料也是最容易出產(chǎn)的材料就是玻璃纖維增強(qiáng)聚酯樹脂，以及碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂。

　　依據(jù)介紹制作1片風(fēng)電葉片的材料需要碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂和的大量的玻纖增強(qiáng)塑料制作而成，因而玻璃纖維以及碳纖維也是風(fēng)電葉片材料使用至多的兩種，然而跟著科技的發(fā)展制風(fēng)格機(jī)電片可能會(huì)使用納米材料，緣由是納米材料本錢比較低，機(jī)能也好長時(shí)間使用能節(jié)儉不少的本錢。

　　2、風(fēng)電葉片制作工藝

　　一、樹脂灌注技術(shù)

　　這類工藝其實(shí)就是通過真空將樹脂吸到事前籌備好的增強(qiáng)纖維布里面，然后應(yīng)用真空來降低纖維的壓力，氣壓會(huì)讓增強(qiáng)纖維變患上濕潤，這里要注意的是纖維灌注的速度以及距離。這是影響風(fēng)電葉片能否制作勝利的1個(gè)癥結(jié)，那末怎樣才能掌控纖維灌注的距離以及速度呢，讓來告知你，需要事前就掌握好樹脂的粘度和滲入性，因?yàn)轱L(fēng)電葉片里存在著各種繁雜的結(jié)構(gòu)所以無比合適樹脂灌注技術(shù)。

　　二、預(yù)浸技術(shù)

　　這項(xiàng)技術(shù)就是用纖維束或者者纖維布通過樹脂來讓它變患上濕潤，然后就會(huì)變?yōu)?種固化的材料，這類固化的材料可以直接使用在風(fēng)電葉片上，由于濕潤的樹脂1般情況下的粘度無比高，在溫度的影響下就會(huì)變?yōu)楣虘B(tài)無比利便作。然后用固化的樹脂在模具制作，這個(gè)時(shí)候也要注意樹脂的粘度和滲入性，以及上面法子1樣再用壓力進(jìn)行節(jié)制，由于樹脂在高溫的環(huán)境下出現(xiàn)的是半固態(tài)所以需要再加1些熱熔法就能夠制作出風(fēng)電葉片了。

　　說的大家都了解了嗎，總結(jié)1下就是這是1項(xiàng)比較高科技的技術(shù)，現(xiàn)在運(yùn)用的材質(zhì)仍是碳纖維以及玻璃纖維，因?yàn)椴牧系囊蛩厮灾谱鞴に嚤容^復(fù)雜，但跟著科技的進(jìn)步使用納米材料之后他的制作工藝還有可能進(jìn)1步的簡化。

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