风电叶片用复合材料的选材依据
制造风电叶片用复合材料的选材依据主要包括六点内容:受力要求;使用环境要求;树脂与纤维的匹配;工艺性要求;成本;环保性。

我 国风能资源主要分布在东南沿海及附近岛屿、内蒙古、新疆、甘肃、东北、西北、华北和青藏高原等地区;近海可开发风能资源是陆地的3倍多。我国高温度出现 在吐鲁番49.6℃,一般情况下在40℃以下。复合材料耐热性由树脂玻璃化转变温度决定,一般长期耐热温度为Tg-30℃,因此Tg在70℃即可满足要 求,但Tg的测试方法需根据实际情况确定,耐温性往往与固化温度相关,固化温度增大,制造难度加大,制造成本升高。

风电叶片用复合材料不同材质的性能对比分析:
1、基体树脂
不饱和聚酯树脂--优点:工艺性好,价格低,综合性能优良;缺点:固化收缩率大,污染大,性能偏低。
乙烯基树脂--优点:优异的耐腐蚀性,性能高于普通聚酯;缺点:价格高于聚酯,固化收缩率大,污染大。
环氧树脂--优点:性能优异,工艺性好,固化收缩率低;缺点:价格高,固化温度高。
热塑性树脂--优点:可回收,韧性高;缺点:价格高,工艺性差。
2、增强纤维

玻璃纤维--大量选用E玻纤,要求更高的强度和刚度时,使用高强玻纤S-2。优点:价格便宜,综合性能优异;缺点:耐湿热性能较差,密度较大,模量偏低。
碳纤维--用量较少,与玻纤混杂使用或局部使用。优点:低密度,高强度,高模量,耐腐蚀,导电,低热膨胀;缺点:价格高,脆性大。
玄武岩纤维--优点:耐腐蚀,力学性能与高强玻纤相当;缺点:密度较大、不同地区性能差异大、价格偏高。
碳纤维分为宇航级的小丝束(24k以下)和商用级的大丝束(24k以上),大丝束价格低,主要问题是丝束粗不易展开,纤维强度偏低,性 能分散性偏大,展丝技术是大丝束应用的关键技术。
3、纤维结构
经纬交织的机织物--纱线波浪形弯曲,纤维利用率低,承载能力差
双轴向经编织物--实现有效的结构预定向设计,纤维利用率高,承载能力强,成型效率高
纬编多轴向织物--更好的可成型性
小型叶片(小于22m):E玻纤+不饱和树脂(或乙烯基酯、环氧树脂);价格低廉,性能较好,但不易满足叶片的大型化、轻量化要求。
较大型叶片(42m以上):碳纤维与玻纤混杂或碳纤维+环氧树脂;价格较高,性能优良,提高叶片刚度的同时不增加自重,用于MW级叶片。
一 般认为,60m长的叶片是单纯使用玻璃纤维增强体的临界尺度,大于此尺度的叶片须使用碳纤维增强,当叶片的尺寸大到一 定程度时,由于使用碳纤维增强,玻 纤和树脂的用量可以减少,其综合成本可以做到不高于玻纤复合材料。大丝束碳纤维进一步促进了碳纤维的应用。
4、结构泡沫
风 力发电机用夹芯材料以闭孔泡沫材料为主,主要有PVC泡沫、PMI泡沫、PU硬质泡沫,此外还有balsa轻木。目前仅有瑞士AIREX公司、瑞典的 DIAB公司、德国的Rohm公司等少数几家公司拥有生产结构泡沫芯材的技术。另外,还需特别注意蒙皮与芯材脱胶问题。
balsa轻木--抗压抗剪强度高,比强度高,但性能不均匀,易霉变,易吸水。
PVC泡沫--性能稳定,综合性能优异,比强度低于轻木。
PMI泡沫--价格低,成型加工简单,性能一般。
PU硬质泡沫--性能高,耐热温度高,价格高。
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我 国风能资源主要分布在东南沿海及附近岛屿、内蒙古、新疆、甘肃、东北、西北、华北和青藏高原等地区;近海可开发风能资源是陆地的3倍多。我国高温度出现 在吐鲁番49.6℃,一般情况下在40℃以下。复合材料耐热性由树脂玻璃化转变温度决定,一般长期耐热温度为Tg-30℃,因此Tg在70℃即可满足要 求,但Tg的测试方法需根据实际情况确定,耐温性往往与固化温度相关,固化温度增大,制造难度加大,制造成本升高。

风电叶片用复合材料不同材质的性能对比分析:
1、基体树脂
不饱和聚酯树脂--优点:工艺性好,价格低,综合性能优良;缺点:固化收缩率大,污染大,性能偏低。
乙烯基树脂--优点:优异的耐腐蚀性,性能高于普通聚酯;缺点:价格高于聚酯,固化收缩率大,污染大。
环氧树脂--优点:性能优异,工艺性好,固化收缩率低;缺点:价格高,固化温度高。
热塑性树脂--优点:可回收,韧性高;缺点:价格高,工艺性差。
2、增强纤维

玻璃纤维--大量选用E玻纤,要求更高的强度和刚度时,使用高强玻纤S-2。优点:价格便宜,综合性能优异;缺点:耐湿热性能较差,密度较大,模量偏低。
碳纤维--用量较少,与玻纤混杂使用或局部使用。优点:低密度,高强度,高模量,耐腐蚀,导电,低热膨胀;缺点:价格高,脆性大。
玄武岩纤维--优点:耐腐蚀,力学性能与高强玻纤相当;缺点:密度较大、不同地区性能差异大、价格偏高。
碳纤维分为宇航级的小丝束(24k以下)和商用级的大丝束(24k以上),大丝束价格低,主要问题是丝束粗不易展开,纤维强度偏低,性 能分散性偏大,展丝技术是大丝束应用的关键技术。
3、纤维结构
经纬交织的机织物--纱线波浪形弯曲,纤维利用率低,承载能力差
双轴向经编织物--实现有效的结构预定向设计,纤维利用率高,承载能力强,成型效率高
纬编多轴向织物--更好的可成型性
小型叶片(小于22m):E玻纤+不饱和树脂(或乙烯基酯、环氧树脂);价格低廉,性能较好,但不易满足叶片的大型化、轻量化要求。
较大型叶片(42m以上):碳纤维与玻纤混杂或碳纤维+环氧树脂;价格较高,性能优良,提高叶片刚度的同时不增加自重,用于MW级叶片。
一 般认为,60m长的叶片是单纯使用玻璃纤维增强体的临界尺度,大于此尺度的叶片须使用碳纤维增强,当叶片的尺寸大到一 定程度时,由于使用碳纤维增强,玻 纤和树脂的用量可以减少,其综合成本可以做到不高于玻纤复合材料。大丝束碳纤维进一步促进了碳纤维的应用。
4、结构泡沫
风 力发电机用夹芯材料以闭孔泡沫材料为主,主要有PVC泡沫、PMI泡沫、PU硬质泡沫,此外还有balsa轻木。目前仅有瑞士AIREX公司、瑞典的 DIAB公司、德国的Rohm公司等少数几家公司拥有生产结构泡沫芯材的技术。另外,还需特别注意蒙皮与芯材脱胶问题。
balsa轻木--抗压抗剪强度高,比强度高,但性能不均匀,易霉变,易吸水。
PVC泡沫--性能稳定,综合性能优异,比强度低于轻木。
PMI泡沫--价格低,成型加工简单,性能一般。
PU硬质泡沫--性能高,耐热温度高,价格高。
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