[发明专利]一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于胶黏剂技术领域，具体涉及一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶及其制备方法。

背景技术

风力发电具有资源再生、容量巨大、无污染和综合治理成本较低等优点，其开发和利用受到世界各国越来越多的关注。世界各国在风能开发利用方面投资的持续增长，导致风力发电设备制造业成为许多国家最热门的经济领域，相应的市场规模急剧扩大。

大型风力机叶片大多采用组装方式制造。在两个阴模上分别成型叶片壳体，芯材及其他玻璃纤维复合材料部件分别在专用模具上成型，然后在主模具上把叶片壳体与芯材，以及上、下半叶片壳体互相粘结，并将壳体缝隙填实，合模加压固化后制成整体叶片。其中使用的胶粘剂是叶片的重要结构材料，直接关系到叶片的刚度和强度。随着单机装机容量的增加，风轮叶片也越来越长，主流尺寸已达到40米以上，最大叶片的长度甚至超过80米，重达5吨以上。这就对合模粘接的胶粘剂提出了更严苛的技术要求。伴随着风电产业的迅猛发展，胶粘剂的市场需求越来越大。每生产一个叶片就要使用50～300千克的胶粘剂。世界各国风力发电产业增长速度非常快。在各国政府的推动下，风力发电还将持续快速增长很长一段时间，因此胶粘剂的需求量也将持续不断的增加。

目前，市场上主流的风电叶片用胶粘剂有环氧胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、改性丙烯酸酯胶粘剂。环氧胶粘剂与其他类型胶粘剂相比，具有胶接强度高、固化收缩率小、易于改性等优点。环氧树脂、固化剂及改性剂的品种很多，可通过合理而巧妙的配方设计，使胶粘剂具有所需要的工艺性，并具有所要求的使用性能。环氧胶粘剂因具有性能和成本优势而成为大多风电叶片制造厂商的首选。

目前胶粘剂是风力发电叶片的重要材料之一，风电叶片用胶粘剂的关键技术几乎被少数国外公司垄断。典型代表有Hexion、Hunstman、DOW、巴斯夫、亚什兰、ITW等。

国内胶粘剂厂家中发展最为迅速和成功的是上海康达化工有限公司。其开发的风力叶片专用环氧胶WD3135是一种双组分、高触变性、高韧性的环氧胶粘剂，适用于叶片的粘接工艺。已经通过了德国GL论证，一定程度上可以替代进口胶粘剂，而且在一些风电叶片生产厂家中得以应用。

目前国产胶粘剂尚不能完全满足风电叶片的工艺要求，主要存在断裂强度及伸长率低、韧性差、耐疲劳性能差等问题。其结果是叶片运转中易形成开裂，使用寿命短。因此，我国应加大资金投入和研发力度，突破关键技术，才能使国内的风电叶片生产商较大幅度降低生产成本，推动我国风电产业的健康快速发展。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种风力发电用叶片的环氧合模胶，本发明制备的胶粘剂具有较高的拉伸强度及伸长率、高韧性、耐疲劳性能好等优点，既满足了风电叶片合模过程中施工工艺性能要求，又满足了风电叶片使用时的力学性能要求，且成本也得到了一定程度的降低，可以广泛的用于风力发电领域。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种卡本风力发电用叶片合模胶，所述合模胶由A组分和B组分构成，其中A组分与B组分的重量配比为2：1；

所述A组分按照重量份数计由以下成分组成：

双酚A型环氧树脂40～60份；双酚F型环氧树脂15～20份；环氧活性稀释剂7～10份；增韧剂10～15份；硅烷偶联剂1～5份；触变剂8～10份；活性硅微粉80～120份；

所述B组分按照重量份数计由以下成分组成：

美国空气化工生产的Ancamide 350A型改性聚酰胺15～20份；美国空气化工生产的Ancamide 2784型改性聚胺15～20份；美国空气化工生产的Ancamide 2753型改性脂环胺10～15份；触变剂5～10份；硅烷偶联剂1～5份；活性硅微粉30～50份；粒径为3～6mm的短切玻璃纤维1～5份；

所述环氧活性稀释剂为型号为AGE、622、513、501、692中的一种或几种。

所述硅烷偶联剂型号为KH550、KH560、KH570中的一种或几种。

所述触变剂为疏水性气相二氧化硅。

所述增韧剂为注册商标为Ancarez的2364型环氧树脂增韧剂、北京金岛奇士材料科技有限公司生产的QS-BE型增韧剂、Kaneka公司的MX154型增韧剂中的一种或几种。

所述活性硅微粉的粒径为400目、800目、1200目中的一种或几种。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种风力发电用叶片的环氧合模胶的制备方法，包括以下步骤：