[发明专利]一种风力发电机叶片用复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维增强热塑性树脂复合材料，尤其是涉及一种用增强纤维束或增强纤维布或增强纤维毡与热塑性树脂浸渍形成纤维增强热塑性树脂复合材料，特别是涉及用作生产风力发电机叶片的材料。

背景技术

叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件。恶劣的环境和长期不停地运转，要求叶片具有比重轻，耐疲劳强度、耐腐蚀、耐紫外线照射和耐雷击等优异性能，且要求安装、维护费用低。因此能够生产出优质的叶片就需要有性能优越及适宜的原材料作保证。纤维增强复合材料因为具有比强度高、比模量大等优点，是作为风力发电机叶片生产的首选材料。

已知的技术是，制造叶片的材料基本上是由聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与玻璃纤维、碳纤维等增强材料，通过手工铺放或树脂注入等成型工艺复合而成。但在生产叶片的过程中都存在一些缺点，如，采用不饱和聚酯树脂作为基体树脂，生产过程中有苯乙烯等有害物质溢出；采用环氧树脂作基体树脂的固化体系多为有机胺类等有害物质。这些物质存在都会对环境和操作人员产生危害。同时，聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等材料都是热固性材料，都有不可再生利用的缺点。

也有如美国专利US6264877所披露的一种采用复合材料制造叶片部件的制造方法，是在一个叶片模具其中放置聚丙烯纤维和玻璃纤维的混合物，然后加以一定压力下的热气体，将聚丙烯纤维熔化，包覆在玻璃纤维表面，然后令其冷却铸模成型。但复合材料的形成过程是依靠聚丙烯纤维在模具中的熔化与玻璃纤维结合，存在结合强度低的问题，从而最终影响叶片的强度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以满足风力发电机叶片所要求的高强度、高模量和耐老化的风力发电机叶片用复合材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种风力发电机叶片用复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下组分和重量份：

热塑性树脂组分40-75，

增强纤维组分25-60，

添加剂0-5。

所述的复合材料包括以下组分和重量百分比：

热塑性树脂组分45-60，

增强纤维组分40-55，

添加剂0.5-0.8。

所述的热塑性树脂组分选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺，或其他热塑性树脂中的一种或多种的混合物，或它们的接枝聚合物、嵌段共聚物等。

所述的聚烯烃包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚苯乙烯(PS)，所述的聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，所述的聚酰胺包括尼龙-6、尼龙66，所述的其他热塑性树脂包括聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)或聚苯醚(PPO)。

所述的热塑性树脂组分优选聚烯烃或聚酰胺。

所述的增强纤维组分为连续增强纤维，包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、有机纤维、金属纤维中的一种或几种。

所述的有机纤维包括尼龙纤维、聚酯纤维、聚苯硫醚纤维或芳纶纤维；增强纤维组分是纤维束状，或纤维毡，或纤维布。

所述的增强纤维组分优选玻璃纤维或碳纤维，所述的增强纤维组分优选连续纤维束状。

所述的添加剂包括有机硅烷化合物、着色剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、成核剂、脱模剂、润滑剂中一种或多种的混合物。

所述的有机硅烷化合物包括甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷KH-570或乙烯基三甲氧基硅烷；所述的着色剂包括二氧化钛；所述的抗氧化剂包括抗氧化剂1076或卤化铜；所述的光稳定剂包括HALS受阻胺；所述的紫外线吸收剂包括二苯甲酮类或苯并三唑类；所述的成核剂包括滑石粉、二氧化硅；所述的脱模剂包括聚丙烯蜡；所述的润滑剂包括硬脂酸钙或硬脂酸镁。

一种风力发电机叶片用复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将热塑性树脂40-75重量份的粉末与添加剂0-5重量份混合均匀，得到树脂混合物；

(2)将增强纤维组分25-60重量份从树脂混合物的粉末或者熔体中穿过，使热塑性树脂浸渍增强纤维组分；

(3)加热步骤(2)浸渍了热塑性树脂的增强纤维组分，使热塑性树脂熔融，并牢固地包裹增强纤维组分，加热温度为250℃～300℃，加热时间为0.1～2小时即得产品。