摘  要：研究了618#环氧树脂和自制的FC-A1，FC-A2树脂与自制的FC-350，FC-351固化剂组成的3种体系的流变特笥和固化行为，探讨了固化体系配比和固化温度对浇柱体的拉伸和弯曲强度等力学性能的影响。结果表明，体系佳配比(质量比)为100:35，固化工艺为25℃/24h+70℃/8h。该体系可望用作风力发电机叶片胶粘剂。
0  引  言
    风能是一种来源于自然、无污染，上增长快的绿色能源，深受各国重视。我国风能资源丰富，开发潜力巨大。根据2006年发改委修订的我国风电发展规划目标，2020年将达到3万MW，有望超过核电成为第3大主力发电电源；2050年有可超过水电，成为第2大主力发电电源。当前我国风电产业正于起步阶段，已具备快速发展风电产业的条件，并出现了一大批制造风力发电机叶片的企业。用复合材料制造风机叶片，通常需要用环氧树脂胶粘剂。风机叶片用环氧树脂胶粘剂需要粘度低、适用期长、浸透性好、固化物力学强度高，韧性好等特点，目前多数采用国外专用的环氧树脂胶粘剂。
    为此，我们研制了FC-35系列环氧树脂胶粘剂，如果该体系可以满足风力发电叶片用环氧树脂胶粘剂的性能需要，将为用户节省许多生产成本。目前国内生产风机叶片的厂家多数采用国外的专用环氧树脂胶粘剂，其性能比较好，但价格昂贵，每公斤组合料价格都在70元以上，而FC-35系列环氧树脂胶粘剂价格相对低廉，综合生产成本每公斤仅为40多元，与国外的产品相比将具有很大的竞争优势。
1  实验材料与方法
1.1  实验材料
    A组分：双酚A型618#环氧树脂(无锡树脂厂)；环氧树脂体系FC-A1(自制)(常规理化指标见表2)；环氧树脂体系FC-A2(自制)(常规理化指标见表3)。
    B组分：FC-350改性胺固化剂(自制)(常规理化指标见表1)；FC-351改性胺固化剂(自制)(常规理化指标见表3)。
1.2  实验方法
    环氧浇铸体的制备：将按比例配置好的树脂体系在室温下浇入模具中，先常温固化24h，后放入烘箱，在预定的固化温度固8h，自然冷却后脱模，供性能测试使用。
1.3  仪器及测试方法
     粘度采用DNJ-1型旋转粘度计测定；胺值按盐酸滴定法测定；弯曲强度性能按GB/T2570-1995测定；拉伸强度性能按GB/T 2568-1995测定。
2  FC-35系列胶粘剂的制备
2.1  618#环氧与FC-350改性胺体系
    先，我们研制了350改性胺固化剂，350改性胺固化剂可以直接与618#环氧树脂配合使用(618#环氧与350改性胺体系的理化性能指标见表1)。
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2.2  FC-A1树脂与FC-350改性胺体系
    因为E-51环氧树脂本身的粘度太高，常温下与350改性胺混合流动性和浸透性都不理想，我们又配制了与350改性胺固化剂配合使用的树脂体系FC-A1。(FC-A1树脂与350改性胺体系的理化性能指标见表2)。
   
2.3  FC-A2与FC-351改性胺固化剂
    为了进一步降低整个胶粘剂体系的粘度，提高施工性能，我们又研制了树脂体系FC-A2和351改性胺固化剂(FC-A2树脂与350改性胺体系的理化性能指标见表3)。
   
2.4  3种固化体系的流变特性
    固化体系的流变特性，直接影响固化体系的可操作时间、固化体系的浸润性和并影响到终产品的质量。
    研究表明，618#环氧与FC-350改性胺固化体系初始粘度高，粘度随时间升高较快，可操作时间比较短；FC-A1环氧与FC350改性胺固化体系初始粘度较低，粘度随时间变化速度适中，有相对充裕的可操作时间时间；FC-A2环氧与FC-351改性胺固化体系初始粘度低，粘度随时间升高缓慢，常温不易凝胶，需要加温促进凝胶(见图1)
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2.4  3种固化体系固化反应温度研究
    实验表明，由图2可见，3种体系固化反应放热峰温度起始都在75~80℃，放热峰终止温度都在175~180℃，在整个固化温区内，固化放热反应都比较平缓，适合常温操作，但由于放热峰宽，终止温度Td较高，常温下不能固化完全，需要进行后固化处理(见图2)。
   
3  结果与讨论
3.1  618环氧与FC-3550改性胺固化体系性能研究
    将618环氧与FC-350改性胺按一定比例混合，分别经过25℃/24h+60℃/8h和25℃/24h+70℃/8h固化，测定体系在不同固化温度条件下的力学性能，结果分别见表4和表5。
    
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    上述结果表明，当618环氧与FC-350改性胺固化剂质量比在100:30~40时，后期固化70℃/8h的浇铸体具有良好的韧性和力学强度，而后期固化60℃/8h的浇铸体只有在配比为100:35时有较好的性能。因为618#树脂未经过稀释，其直接与FC-350改性胺进行固化，可以采用较宽的物质量比范围，尽管后期70℃/8h固化更加完全，但仍可以根据现场条件适当降低后期固化的温度。E-51环氧树脂为国内普通的环氧树脂，尽管粘度较高，但价格很低，是廉价的组合方式。
3.2  FC-A1环氧与FC-350改性胺按一定比例混合，分别经过25℃/24h+60℃/8h和25℃/24h+70℃/8h固化，测定体系在不同固化温度条件下的力学性能，结果分别见表6和表7。
   
    
    由表6可见，当FC-A1与FC-350改性胺固化剂使用配比在100:30~35时，后期固化70℃/8h的浇铸体具有良好的韧性和力学强度。当固化配比在100:40时后期固化60/8h的浇铸体的综合性能较高，而后期固化70℃/8h的浇铸体则显得脆性较大，综合强度反而有所降低。FC-A1树脂是经过一定程度稀释的，固化配比范围仍然有一定的调整余地，但仍然建议采用100:30~35、后期固化70℃/8h。尽管固化100:40时后期固化60℃/8h所测得铸体性能也较好，但也会随着放置时间的增加，脆性不断加大，所以建议不采用这样的方式。[-page-]
3.3  树脂体系FC-A2与351改性胺固化剂
    将FC-A2环氧与FC-351改性胺按一定比较混合，分别经过25℃/24h+60℃/8h和25℃/24h+70℃/8h固化，测定体系在不同固化温度条件下的力学性能，结果分别见表8和表9。
   
    
    由上表可见，当FC-A2与FC-351改性胺固化剂质量比为100:35时，后期固化70℃/8h的浇铸体具有良好的韧性和机械强度，而后期固化60℃/8h的浇铸体性能指标都较低。显然，后期固化60℃/8h的浇铸体固化很不完全。因为在3种环氧树脂体系中，FC-A2粘度低，稀释的程度大，对浇铸体的性能产生了一定的影响。所以为保证浇铸体的性能，需要严格按照100:35的固化、70℃/8h的后固化时间时行操作。
    根据国内某风机叶片制造企业提供的叶片用环氧树脂胶粘剂性能要求，树脂浇铸体必须同时具有良好的刚度和韧性，具体表现为需要有很高的拉伸强度和弯曲强度。而使用FC-35系列环氧树脂胶粘剂，通过调节树脂与固化剂的配比，并选择合适的固化条件，可以使树脂浇铸体能够满足制造风机叶片需要的性能要求。表10给出了环氧树脂胶粘剂浇铸体理想的力学性能。
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    归纳上述研究结果，表10给出了环氧树脂胶粘剂建议使用配比和固化条件，FC-35系列环氧树脂胶粘剂建议使用3种体系均为100:35，建议固化条件为25℃/24h+70℃/8h。
    上表数据中拉伸模量和拉伸断裂伸长率数据和用户的要求还有少量差距，我们今后将通过调整配方和工艺条件加以改进。
4  结  论
    使用FC-35系列环氧树脂胶粘剂，可望帮助用户以较低廉的价格，满足对生产风机叶片用环氧树脂胶粘剂的质量要求。满足对生产风机叶片用环氧树脂胶粘剂的质量要求。通过研制和推广此系列胶粘剂，可以使国内生产风机叶片的企业节省大量的成本，从而提高企业的竞争力，获得明显的社会和经济效益。