[發明專利]附聚粒子云網涂覆的纖維束

無效

• 申請號: 201310311733.2
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103568332A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: R.W.約翰遜;李鋅;P.J.韋森;P.帕西拉思;P.T.威爾遜
• 申請（專利權）人: 美利肯公司
• 主分類號: B29C70/16
• 分類號: B29C70/16;F03D1/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 劉蕾

技術領域

本發明通常涉及用附聚粒子云網(agglomerated?particle?cloud?network)涂覆的纖維束和附聚粒子云網復合物。

背景技術

在工業中使用纖維增強復合材料已發展為一種生產具有較低重量的高強度組件的途徑。隨著對可再生能源的持續追求，風力渦輪機已經獲得越來越多的關注。復合物被廣泛用于風力渦輪機的葉片中。對從風力渦輪機產生更多能量的探求促進了技術進步，其使得風力渦輪機的尺寸增大以及風力渦輪機組件具有了新的設計。隨著風力渦輪機物理尺寸和存在形式的增大，對平衡風力渦輪機葉片制造成本和風力葉片中的復合材料性能的需求也在增加。

纖維增強聚合物復合材料的疲勞性能是一種復雜的現象。在這些材料體系中，疲勞損壞的特征在于在多個部位引起破壞、破壞從這些初始部位增長以及從多個起源發出的破壞相互作用。這種總體過程由于其分布性質是值得注意的，該分布性質提供了在周期載荷下影響材料行為的機會。

候選物質的疲勞性能在設計和材料選擇過程中具有重要的作用。能夠提高玻璃增強聚合物復合材料的疲勞性能的材料技術使得能夠從使用環氧樹脂轉為使用乙烯酯(VE)或不飽和聚酯(UP)樹脂，實現高性能效用率的風力渦輪機葉片。從環氧樹脂向VE或UP樹脂的轉變將降低風力葉片制造商的樹脂成本，允許使用較低成本的模具，而且通過消除復雜的后固化(post-curing)過程能夠顯著減少模具循環時間。使用基于紡織物的制作方法來在復合材料內構建新型微觀結構特征可產生該益處。

發明內容

附聚粒子云網涂覆的纖維束含有纖維束和附聚粒子云網。所述纖維束含有多根纖維和位于纖維之間的空隙空間。所述附聚粒子云網含有多個位于纖維束中的至少部分空隙空間中的附聚納米顆粒(agglomerated?nanoparticles)。所述附聚納米顆粒在鄰近纖維之間形成橋。在附聚粒子云網涂覆的纖維束之內，纖維數量的10～100%含有到達一根或多根鄰近纖維的橋。所述附聚納米顆粒形成附聚粒子云網涂覆的纖維束的有效截面面積的約1～60%。

附圖說明

圖1是附聚粒子云網涂覆的纖維束的一個實施方式的截面示意圖。

圖2是附聚粒子云網涂覆的纖維束一個實施方式的側視圖SEM。

圖3是附聚粒子云網復合材料的一個實施方式的截面示意圖。

圖4A是附聚粒子云網復合材料的一個實施方式的剖視圖SEM。

圖4B是圖4A的SEM的圖解形式。

圖5是附聚粒子云網涂覆的纖維束的一個實施方式的剖視圖SEM。

圖6和7是展示鄰近纖維的圖。

圖8是圖解鄰近纖維之間的橋接的說明性剖視圖。

圖9是詳細顯示纖維束中的纖維之間的區域的SEM。

圖10是圖9的SEM的圖解形式。

圖11是風力渦輪機的示意圖。

圖12-16是渦輪機葉片的示意圖。

圖17是實施例1的導向桿的示意圖。

圖18是顯示一些選擇實施例的峰值應力與疲勞損壞循環數的圖標。

圖19是實施例3的SEM。

圖20是實施例5的SEM。

圖21是實施例7的SEM。

圖22是實施例8的SEM。

圖23是實施例14的SEM。

圖24是實施例15的SEM。

圖25是實施例28的SEM。

圖26是實施例30的SEM。

圖27是顯示一些實施例的平均疲勞損壞循環數的圖表。

具體實施方式

圖1圖解了附聚粒子云網涂覆的纖維束的一個實施方式。附聚粒子云網涂覆的纖維束10包含纖維束100和附聚粒子云網200。纖維束包含纖維110和空隙空間120。圖2是沿著附聚粒子云網涂覆的纖維束中的纖維長度以5,000x獲取的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。在圖2中，人們可看到形成附聚粒子云網的附聚納米顆粒，且該附聚粒子云網是多孔的。