重庆国际主任研发工程师郝名扬:《风电叶片用玻纤材料解决方案》

2019-04-11 东方风力发电网 点击:424
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   2019年4月11—12日,第五届中国国际风电复合材料高峰论坛(CWPC2019)于中国重庆隆重召开。在大会专题一:科技创新 成就未来——“创新材料、革新技术”中,重庆国际复合材料股份有限公司主任研发工程师郝名扬做题为《风电叶片用玻纤材料解决方案》的精彩演讲。

 

  以下为演讲实录:



 

  各位同仁,各位专家,大家上午好,非常荣幸我能代表重庆国际复合材料给大家做一个报告。我报告的题目是“风电叶片玻纤材料解决方案”,我三部分给大家介绍。

 

  首先公司的介绍,CPIC是以技术为支撑高速发展的公司,我们生产的玻璃纤维产品,年产能大概90万吨,在中国、巴西有生产基地,北美、欧洲还有俄罗斯具有销售公司,基本上实现了全球的覆盖。

 

  公司前身是重庆玻璃纤厂,在1986年根据国家的需求,我们引进了直接纺玻璃生产,1999年更名为CPIC,在2000年之后得到快速的发展。2009年分别推出了ECT产品,之后由于国际形势的变化,在海外巴西和巴黎分别建立了我们的生产基地。

 

  下面我介绍一下公司的研发能力,公司拥有330人的研发团队,其中博士以上工程师5名。复合材料和检测中心主要是为客户所服务,客户所能够自备的复合材料,都可以在我们这里进行购买。公司创新成果是在国内市场处于领先的产品。

 

  风电用聚氨酯玻璃纤维,先回顾一下聚氨酯的玻璃纤发展历程:2012年正式成立这个项目,当时基础之上,主要是基于ECT和TM进行一个聚氨酯纱线的开发。首先介绍一下聚氨酯纱线的研发过程,聚氨酯粘度比较低,非常适合做一个复合材料,常见的玻璃纤维表面是非常光滑的,我们引入了一个非常特殊的结构,在纤维表面附有很多的颗粒,这种颗粒状很强的物理结构,纤维和树脂润和更好。这个图主要是为了表示纤维机体裂纹的扩展,在收集过程中,主要是以化学剂结合为主,是强界面的破坏,聚氨酯除了有强的化学结合,裂纹扩展主要是机体里面产生。

 

  下面这是聚氨酯界面的一个测试,就是测试纱线和聚氨酯的界面强度,可以看出来,聚氨酯开发这个纱线,和聚氨酯粘合程度非常高可以达到50%以上,主要原因是拥有很强的化学结合,还有很强的物理结合产生的。我们的润湿性对于聚氨酯是非常重要的,如果不能够润湿的话,很难发挥出它的力学性能。

 

  下面介绍一下聚氨酯的织物,通过制造过程当中,让我们的纤维和树脂润湿更高,最后叶片在设计当中可以优化。下面是一个玻纤维含量,主要是降低叶片成本。以及快速固化,提高生产效率,也是为了降低生产成本。这是高玻纤维的性能,M值是12.31,是符合我们设计的基本要求。下面是叶片的灌注,聚氨酯主要是用在大梁和叶片,在大梁上的灌注时间可以从2小时缩短到80分钟以内。叶片的灌注也会明显缩短,这里面说是5分钟,实际上在30分钟到40分钟可以灌完。这是树脂的一个减量,一般大梁可以减少大约200公斤,叶片减少也就是20公斤左右。这是聚氨酯做的一个全尺寸的静态的疲劳测试,静态的偏差是小于10%,叶片的疲劳转200万次疲劳之后,叶片切割完之后没有任何的损伤。

 

  下面介绍一下新一代环氧玻纤产品,环氧是现在风力的一个主要用的树脂体系,环氧产品是468G这个系列,针对这个TMT产品,表面特性和常规产品不一样,在这个基础之上推出了一个新的体系,就是468GS这个体系,它具有很好的耐热老化性能。得到的综合结果就是纱线抽出时非常均匀,这个纱线会让织物更加的平整,不会出现鼓包的现象。

 

  我们知道可以做加速老化和自然老化,加速老化之前有很多条件,可能不一样,这里面重点关注就是自然老化。重庆的温度是在10—30度左右,50—90度的湿度之间,这个纱线通过18个月的测试,纱线的损失小于10%。

 

  下面是织物的一个测试,毕竟用的还是织物,纱线是作为内部的测试。织物下降强度只有5%,大家使用可以更放心。这是织物的一个力学性能,我们换算到55%体积分数下做的,TMT产品模量超过50亿,跟我们设计是相当的,拉伸强度也在上升,压缩性能也有明显的提升。

 

  下面介绍润湿下能,做TMT的产品,大家对树脂的用料比较关注,希望材料做的越来越高,就要求提高玻纤含量。这是做不同玻纤体积分组之下的模量,这条曲线可以看出,曲线是缓慢的向下移动,M值并没有明显的变化,M值由原来的0.81到0.83,我就讲这么多,谢谢大家。

 

  (发言由现场速记整理,未经本人审阅)



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