[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用環(huán)氧樹脂組成物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910201435.1
• 申請(qǐng)日: 2009-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN101735568A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉;范敏;周天揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海市合成樹脂研究所
• 主分類號(hào): C08L63/02
• 分類號(hào): C08L63/02;C08K7/14;C08K7/06;C08L67/00;C08L77/00;C08G59/50;F03D11/00
• 代理公司: 上海華工專利事務(wù)所 31104
• 代理人: 李生柱;應(yīng)云平

一.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用環(huán)氧樹脂組成物，更確切地說涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用雙酚A型環(huán)氧樹脂為主體的環(huán)氧樹脂組成物及其由真空輔助樹脂傳遞模塑成型(VARTM)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的過程。

二.背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電是提供清潔能源的好方法，是環(huán)境友好型發(fā)電之一，尤其在缺水、缺煤和石油的地區(qū)就可大顯身手。我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速、很多地方已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，目前正在進(jìn)行1.5兆瓦發(fā)電機(jī)組的風(fēng)力發(fā)電的工業(yè)開發(fā)。普遍采用三葉片式發(fā)電機(jī)發(fā)電。

葉片是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，要具有長(zhǎng)期在戶外使用的耐候性能，而且價(jià)格要適中。葉片設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量水平是十分重要的，人們往往把它視為風(fēng)力發(fā)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)水平代表。這樣，葉片組成之基體樹脂和增強(qiáng)劑顯得十分重要。

樹脂傳遞模塑(RTM)主要工藝描述如下：首先在模腔中鋪放好按性能和結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)好的增強(qiáng)材料預(yù)成形體，采用注射設(shè)備讓低粘度樹脂體系注入閉合模腔，模具具有周邊密封和緊固以及注射及排氣系統(tǒng)，以保證樹脂流動(dòng)流暢并排除模腔中的全部氣體和徹底浸潤(rùn)纖維，并且模具具有加熱系統(tǒng)可進(jìn)行熱固化形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。為了提高樹脂浸透纖維能力，采用真空輔助樹脂傳遞模塑工藝(VARTM)。

VARTM工藝?yán)脴渲h(huán)境和復(fù)合材料纖維增強(qiáng)劑環(huán)境內(nèi)的壓力差，把樹脂浸漬到連續(xù)纖維或織物上。通常纖維置于不透氣空氣的袋內(nèi)，盛有樹脂的容器由分配管利用真空壓力把樹脂送入排氣袋中遍及全部纖維劑中。因受熱反應(yīng)而固化成產(chǎn)品。

VARTM工藝要求環(huán)氧樹脂粘度非常低，揮發(fā)份小，而且要求制品韌度好。采用VARTM所加工的復(fù)合材料制品可用于航空航天、防腐制品。玻璃鋼模具、運(yùn)動(dòng)器材和風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片等。

單獨(dú)雙酚A型環(huán)氧樹脂顯脆性、且粘度高。有必要對(duì)它進(jìn)行改性，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用低粘度，韌性高，適用期長(zhǎng)的環(huán)氧樹脂組成物，提供真空輔助樹脂傳遞模塑成型制風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用環(huán)氧樹脂組成物，這就是目前的一大研究課題。

三.發(fā)明內(nèi)容

為了適應(yīng)兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)用低粘度、高韌性環(huán)氧樹脂組成物的要求；為了滿足兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片制備工藝所需的低粘度，高韌性、適宜固化速度的環(huán)氧樹脂組成物復(fù)合材料的要求。本發(fā)明者們作了潛心的研究。提出了完整的技術(shù)方案。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用環(huán)氧樹脂組成物，組成包括：環(huán)氧樹脂混合物100重量份，所述的環(huán)氧樹脂混合物中環(huán)氧當(dāng)量為180～240g/eq的雙酚A型環(huán)氧樹脂占60～80重量％，環(huán)氧當(dāng)量為104g/eq的三縮水甘油基-對(duì)-氨基苯酚(商品名AFG-90)占30～1重量％，環(huán)氧當(dāng)量為118g/eq的4，5-環(huán)氧環(huán)己基-1，2-二甲酸二縮水甘油酯(商品名TDE-85)10～5重量％；重量比為60～80％/40～20％的脂肪胺化合物/脂環(huán)胺化合物的混合固化劑20～30重量份和乙二醇縮水甘油醚稀釋劑20～40重量份；環(huán)氧樹脂組成物以6.7～13.3KPa壓力注入預(yù)熱40～60℃密閉葉片模具中，此時(shí)，環(huán)氧樹脂組分物粘度為800～1500CPs，葉片模具中預(yù)設(shè)了纖維增強(qiáng)劑，纖維增強(qiáng)劑的用量為環(huán)氧樹脂組成物重量的30～60％，環(huán)氧樹脂組成物充滿模腔后，升溫至70℃維持4～5小時(shí)，再升溫至90℃固化4～5小時(shí)、冷卻到室溫得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。4，5-環(huán)氧環(huán)己基-1，2-二甲酸二縮水甘油酯(TDE-85)和三縮水甘油基-對(duì)-氨基苯酚(商品名AFG-90)作為三官能團(tuán)環(huán)氧能夠賦予環(huán)氧樹脂固化物優(yōu)良的施工性和適當(dāng)?shù)哪蜔嵝浴?/p>

本發(fā)明采用的多元醇縮水甘油醚作為雙酚A型環(huán)氧樹脂的稀釋劑，具體應(yīng)用乙二醇縮水甘油醚可降低環(huán)氧樹脂的粘度，它同時(shí)參加反應(yīng)，賦予良好的施工性，延長(zhǎng)環(huán)氧樹脂組成物的適用期。由于上述原因，本發(fā)明不采用丙烯酸酯類稀釋劑。

在脂肪族胺化合物/脂環(huán)胺化合物混合固化劑中，脂肪族胺化合物是從二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、3-(二甲氨基)丙基胺、3-(二乙氨基)丙基胺、三-(2-氨乙基)胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺、3，3’-亞胺基雙(丙基胺)、聚氧化丙烯多胺(如亨斯曼公司的D220、D400、D430和T403等)組成的群體中任選一種或它們的混合物。

脂環(huán)胺化合物是從雙(4-氨基-3-甲基二環(huán)己基)甲烷、二氨基二環(huán)己基甲烷，雙(氨基甲基)環(huán)己烷、N-氨基乙基吡嗪、3，9-雙(3-氨丙基)-2，4，8，10-四啞螺(5，5)十一烷、異佛爾酮二胺、盂烯二胺、N，N’-二甲基哌嗪、2-甲基咪唑和α-乙基-4-甲基咪唑組成的群體中任選一種或它們的混合物。