[发明专利]风电叶片主梁用质轻高强度高抗冲击高模量纳米改性环氧树脂组合物及其制备方法

说明书

本申请涉及复合材料领域，其公开了一种风电叶片主梁用质轻高强度高抗冲击高模量纳米改性环氧树脂组合物及其制备方法。其中，风电叶片主梁用质轻高强度高抗冲击高模量纳米改性环氧树脂组合物包括以下原料：A组分：双酚A型环氧树脂、聚氨酯、聚丁二烯橡胶、纳米增韧剂、石墨烯、润湿分散剂、阻隔剂、偶联剂、脱模剂；纳米增韧剂中含有纳米级钛系化合物，纳米级钛系化合物的粒径小于50nm，纳米级钛系化合物所占的质量百分比不大于10%；B组分：甲基四氢苯酐、促进剂。本申请的风电叶片主梁用质轻高强度高抗冲击高模量纳米改性环氧树脂组合物可用于制备碳纤维增强复合材料，其具有提高风电叶片主梁综合力学性能和疲劳性能的优点。

技术领域

本申请涉及复合材料领域，更具体地说，它涉及风电叶片主梁用质轻高强度高抗冲击高模量纳米改性环氧树脂组合物及其制备方法。

背景技术

碳纤维增强复合材料是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料。由于碳纤维增强复合材料具有优异的性能，其成为了新一代的复合材料。

我国在20世纪50年代开始发展风电，随即建设风电场并引入通过风力发电的风电机组，风电的发展解决了海岛和偏远地区的电力空缺问题。风电叶片是碳纤维增强复合材料的应用之一。

据报道，近年来瑞典、美国、澳大利亚等多国频频发生风电场倒塔的事故，主要是风电叶片的坠落。对于这些事故，当中很大一部分原因要归结于风电叶片主梁的生产缺陷，即风电叶片主梁的选材，这就和选用的树脂体系与纤维的复合材料成品有非常主要的联系。

针对上述中的相关技术，发明人认为相关技术中风电叶片主梁的制备材料存在综合力学性能和疲劳性能较弱的缺陷。

发明内容

为了增强风电叶片主梁制备材料的综合力学性能和疲劳性能，减少风电叶片坠落事故的发生，本申请提供一种风电叶片主梁用质轻高强度高抗冲击高模量纳米改性环氧树脂组合物及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种风电叶片主梁用质轻高强度高抗冲击高模量纳米改性环氧树脂组合物，采用如下的技术方案：

一种风电叶片主梁用质轻高强度高抗冲击高模量纳米改性环氧树脂组合物，包括以下重量份的原料：

A组分：

所述聚氨酯与聚丁二烯橡胶的重量比为1：1；

所述纳米增韧剂中含有纳米级钛系化合物，所述纳米级钛系化合物的粒径小于50nm，所述纳米级钛系化合物所占的质量百分比不大于10％；

B组分：

甲基四氢苯酐 82-86份

促进剂 1-3份。

本申请通过双酚A型环氧树脂、聚氨酯、聚丁二烯橡胶、纳米增韧剂等原料结合得到纳米改性环氧树脂组合物，该纳米改性环氧树脂组合物具有质轻、高强度、高抗冲击、高玻璃化转变温度、高模量、耐多数化学介质的优点。采用本申请的纳米改性环氧树脂组合物制备的碳纤维增强复合材料在平衡了碳纤维增强复合材料综合力学性能的基础上，不同程度的提升了碳纤维增强复合材料的邵氏硬度、户外老化耐黄变保持时间、玻璃化转变温度、层间强度、拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、压缩强度、压缩模量、冲击强度、断裂伸长率和断裂韧性，特别在冲击强度、断裂伸长率和断裂韧性这些性能指标上尤为突显。因此，采用本申请的纳米改性环氧树脂组合物制备风电叶片主梁，能够大大提高风电叶片主梁的综合力学性能和疲劳性能，有助于减少风电叶片坠落事故的发生，还可以尽可能的减少雷击造成的伤害，从而减少运维成本，达到延长风电叶片寿命期的目的。