[发明专利]一种风电叶片用复合材料真空灌注方法

说明书

本发明提供一种风电叶片用复合材料真空灌注方法，包括如将A组分和B组分按比例混合均匀后，经真空脱泡处理得到风电叶片用真空灌注环氧树脂复合材料。通过选用低粘度双酚A型环氧树脂与呋喃基改性环氧树脂作为树脂基料，利用呋喃基的特性缓解双酚A型环氧树脂的结晶取向、改善固化后复合材料的韧性、提高了环氧树脂复合材料的耐冲击性和耐疲劳性能。本发明的真空灌注工艺进一步有效降低树脂中的气泡对复合材料整体性能带来的性能风险，降低复合材料的孔隙率，提高其力学性能和疲劳性能，提高真空灌注产品的质量。

技术领域

本发明属于真空灌注环氧树脂领域，具体涉及一种风电叶片用复合材料真空灌注方法。

背景技术

风电叶片是风力发电机中非常重要的部件，起着捕捉风力并传承给发电机组的作用，通常采用真空灌注成型方法制备。真空灌注成型方法是在真空状态下排除纤维增强体中的气体，通过树脂的流动渗透，实现对纤维及其织物的浸渍，在加热固化后形成树脂纤维复合材料的方法方法，目前多采用环氧树脂和玻璃纤维或碳纤维制备风电片，由于环氧树脂在整个复合材料中所占比重最大，因此环氧树脂的性能决定风机叶片用复合材料的质量和使用寿命。

然而，传统合成方法制备得到的环氧树脂普遍存在粘度高、可水解氯含量高、纯度低，以及固有的脆性使得韧性和耐冲击性差的缺点，导致树脂的流动性差以及与固化剂混合不均匀，严重影响了环氧树脂复合材料的适用范围和使用寿命。因此，有必要对环氧树脂进行改性，降低粘度和水解氯的含量，实现良好的流动性和固化效果。

现有技术通常采用添加液体橡胶、热塑性树脂、无机刚性粒子等方法改进环氧树脂的韧性，但是传统方法在改进环氧树脂的韧性的同时，难以兼顾环氧树脂的刚性以及低粘度等要求，无法满足于风电叶片的应用。

与此同时，真空灌注成型方法不仅需要环氧树脂复合材料具有低的流动性，还需要拥有较长的可操作时间以及较低的放热峰温度。但是，国内风电叶片在生产和使用过程中用到的高性能环氧树脂复合材料仍然被国外公司垄断，对我国风电叶片制造企业存在较大的制约和影响。对此，需要研究新型的环氧树脂复合材料体系以改善现状，提高我国叶片制造企业的市场竞争力。

现有技术中真空灌注方法是主流的复合材料加工方法，然而在真空灌注的工艺中，树脂中一般会存在大量气泡。这些气泡被纤维体的孔隙过滤夹杂在纤维体中，可能会使得叶片壳体内产生发白现象，会严重影响叶片的力学性能和疲劳性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种复合材料真空灌注方法，本案与本申请人的另一申请(一种风电叶片用真空灌注环氧树脂复合材料及其制备方法)为相关联的系列申请。

本案提出一种复合材料真空灌注方法，以及风电叶片用真空灌注环氧树脂复合材料，用以提高风电叶片生产质量以及生产效率，通过对环氧树脂的合成方法进行改进，多种粘度的环氧树脂进行复配，以及对固化剂进行优选，制备得到了一种粘度低、可操作时间长，放热峰温度适宜的环氧树脂复合材料，具有较好的韧性和力学性能。本案通过真空灌注工艺的调整，进一步的避免了树脂中微小气泡的产生。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

一种风电叶片用复合材料真空灌注方法，包括如下步骤：

(1)将呋喃基改性环氧树脂、溶剂和双(缩水甘油醚基丙基)四甲基二硅氧烷按照重量份混合均匀，升温至45-70℃搅拌10-20min后，继续加入低粘度双酚A型环氧树脂、活性稀释剂和消泡剂，并将温度控制在30-45℃，混合搅拌20-30min，得到A组分；

(2)将脂环胺、腰果酚改性胺、促进剂、氨基改性碳纳米管和溶剂按照重量份混合均匀即得到B组分；

(3)将A组分和B组分按比例混合均匀后，经真空脱泡处理得到风电叶片用真空灌注环氧树脂复合材料。