[发明专利]一种用于制造风力发电机叶片的环氧树脂胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于制造风力发电机叶片的环氧树脂胶粘剂以及该胶粘剂的制备方法，它特别适合用于制造兆瓦级风力发电机叶片。

背景技术：

风力发电为无污染发电，是富有生命力的清洁能源，风电的高速发展已成必然趋势。风力发电依靠的主要设备是风力发电机组，风力发电机最重要、最昂贵的部件为叶轮，单个叶轮约占整个风力发电机成本的20％，而叶轮的关键则是叶片，叶片的好坏直接影响风力发电机组的效率、寿命和性能。风力发电机的叶片主要采用的是复合材料，尤其是兆瓦级以上的风力发电机叶片，复合材料的叶片配套用环氧树脂胶粘剂是风力发电机叶片制备的关键材料。

环氧树脂胶粘剂自20世纪50年代开始应用以来，发展较快，是性能较为全面、应用相当广泛的一类胶粘剂。虽然我国环氧树脂胶粘剂已发展多年，广泛应用于电子、罐封、食品等行业，但仍缺乏高端产品，特别是用于制造风力发电机叶片的环氧树脂胶粘剂，这其中尤其以兆瓦级以上的风力发电机叶片配套用环氧树脂胶粘剂更为突出。长期以来，生产风力发电机叶片的环氧树脂胶粘剂一直被国外相关大公司垄断，其配方及制备工艺对外保密，使得我国风力发电机叶片制造企业不得不依赖这些大公司，花费高昂的价格从这些大公司进口环氧树脂胶粘剂。然而，进口环氧树脂胶粘剂除了价格高昂外，供应链也相当吃紧，这在很大程度上影响了我国叶片制造企业的正常生产和利润水平，从而严重制约和影响我国风电行业的发展。为了增强我国风力发电机叶片的制造能力，快速推动我国风电事业前进的步伐，实现兆瓦级风力发电机叶片配套用环氧树脂胶粘剂的国产化已迫在眉睫。

近年来，我国也在开发风电叶片环氧树脂胶粘剂，主要着眼于解决传统环氧树脂胶粘剂在柔韧性和防开裂性能上存在的问题。例如中国专利文献公开的“一种风电级双组分环氧胶粘剂及其制备方法”(公开号：CN101550325A，公开日：2009年10月7日)和“一种用于风力发电叶片结构胶的改性环氧树脂及制备方法”(公开号：CN101525439A，公开日：2009年9月9日)，它们都是通过在环氧树脂分子中引入柔性的链段(CN101550325A引入了丙烯酸链，CN101525439A引入了聚氨酯链)，以提高环氧树脂胶粘剂的柔韧性，防止材料开裂。但它们的问题在于：

1.风力发电机叶片一般是由上半壳体、下半壳体和剪切梁三部分构成，用胶粘剂使它们相互粘接成为一个整体。风力发电机叶片在运行过程中，粘结层受到剪切力、剥离力等的作用，需要胶粘剂材料具有较高的强度。此外，胶粘剂还需要使力有效地在上、下半壳体以及剪切梁之间传递，因此需要胶粘剂材料具有较高的模量。叶片越长，对胶粘剂材料的强度和模量要求就越大，兆瓦级风机叶片一般都超过30米，重达几吨，对胶粘剂的强度和模量要求特别高。CN101550325A在树脂分子中引入了丙烯酸链，CN101525439A在树脂分子中引入了聚氨酯链，这会导致材料强度和模量的下降，达不到兆瓦级以上的风力发电机叶片的技术要求，只能用于制造尺寸小、重量轻的小型风力发电机叶片。

2.用丙烯酸或聚氨酯对环氧树脂改性的工艺繁琐，装置投资大，制备周期长，制得的胶粘剂成本高，经济性差。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于制造风力发电机叶片的环氧树脂胶粘剂，特别是用于制造兆瓦级以上风力发电机叶片的环氧树脂胶粘剂，以及该环氧树脂胶粘剂的制备方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种用于制造风力发电机叶片的环氧树脂胶粘剂，该环氧树脂胶粘剂由树脂部分和固化剂部分组合而成，所述树脂部分包括：环氧树脂、稀释剂、填料、触变剂和助剂；所述固化剂部分包括胺类固化剂、填料和触变剂；所述填料包括粉末状填料和纤维状填料两部分。

所述树脂部分的原料配比按以下重量比计算：

环氧树脂              30～70份

稀释剂                2～15份

粉末状填料            10～45份

纤维状填料            5～30份

触变剂                1～8份

助剂                  0～8份

所述固化剂部分的原料配比按以下重量比计算：

胺类固化剂            35～65份

粉末状填料            10～45份

纤维状填料            8～30份

触变剂                1～8份