大葉片用樹(shù)脂對(duì)真空輔助材料的選擇性研究

周靜文

【摘要】對(duì)脫模布、脫模劑等真空輔材對(duì)玻璃鋼的影響進(jìn)行了力學(xué)測(cè)試；同等條件下常規(guī)胺固化樹(shù)脂體系應(yīng)用要優(yōu)于類潛伏性樹(shù)脂體系；使用類潛伏性樹(shù)脂體系要選擇恰當(dāng)?shù)妮o材并做好充分固化。

【關(guān)鍵詞】類潛伏性樹(shù)脂；真空輔材；預(yù)固化；剪切強(qiáng)度

1、背景

隨著社會(huì)的發(fā)展和對(duì)能源的需求，綠色能源越來(lái)越受到人們的重視。目前風(fēng)電已成為世界上增長(zhǎng)較快的新能源，為減低發(fā)電成本，勢(shì)必要求單機(jī)容量越來(lái)越大，這對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的制造提出了更高的要求[1]。目前葉片用的環(huán)氧樹(shù)脂屬于常規(guī)胺固化體系，可滿足60m以下的兆瓦級(jí)葉片制造要求，而要適合超過(guò)60m以上大葉片的灌注，必須是類似潛伏性樹(shù)脂體系的材料[2]。這種樹(shù)脂固化劑的活性低，只有達(dá)到一定溫度時(shí)，才能快速引發(fā)環(huán)氧基團(tuán)的開(kāi)環(huán)反應(yīng)，達(dá)到預(yù)定固化的目的。由于類潛伏性樹(shù)脂體系與常規(guī)胺固化樹(shù)脂體系的固化機(jī)理不同，其對(duì)葉片制造工藝中所用的輔材如脫模劑、脫模布等有一定的腐蝕性，本項(xiàng)目旨在研究類潛伏性樹(shù)脂體系與輔材之間可能產(chǎn)生的影響，規(guī)避在大葉片生產(chǎn)時(shí)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

2、材料選擇和測(cè)試

2.1 試驗(yàn)方案 在同等條件下，選取不同類型的真空輔材以真空灌注工藝進(jìn)行平行比對(duì)試驗(yàn)，測(cè)試剪切、剝離等性能以驗(yàn)證真空輔材對(duì)玻璃鋼（以下簡(jiǎn)稱FRP）的影響。

2.2 原材料 尼龍脫模布，型號(hào)N；聚酯脫模布，型號(hào)P；脫模劑（1#、2#和3#）；環(huán)氧樹(shù)脂（常規(guī)胺固化樹(shù)脂體系A(chǔ)，類潛伏性樹(shù)脂體系B）；UD1200單向玻璃纖維織物；膠粘劑（進(jìn)口M膠粘劑，國(guó)產(chǎn)K膠粘劑）。

2.3 分析與測(cè)試 剪切性能按照GB/T 7124-2008標(biāo)準(zhǔn)、剝離性能按照GB/T 2791-1995標(biāo)準(zhǔn)在日本島津AG-IC100kN萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試，試驗(yàn)溫度（23±2）℃，每組材料至少6個(gè)樣。

3、結(jié)果與討論

3.1 脫模布對(duì)FRP性能的影響 使用尼龍和聚酯兩種不同種類的脫模布，分別采用常規(guī)胺固化樹(shù)脂體系 A和類潛伏性樹(shù)脂體系 B分別制備標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試試樣。通過(guò)膠粘劑剪切和剝離性能測(cè)試，對(duì)比了兩種樹(shù)脂在不同脫模布帶來(lái)的FRP粗糙面上粘結(jié)效果的差異性。下表1為分別采用不同樹(shù)脂和脫模布的粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)比。

表1 使用不同脫模布的FRP粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)比

使用尼龍脫模布N或聚酯脫模布P時(shí)，類潛伏性樹(shù)脂體系B的拉剪及剝離性能均不如常規(guī)胺固化樹(shù)脂體系A(chǔ)，尤其在聚酯條件下，性能差距明顯；也證明聚酯相對(duì)尼龍脫模布對(duì)膠粘劑的粘結(jié)效果產(chǎn)生了更消極的影響，造成了FRP間粘結(jié)性能的下降。

3.2 脫模劑對(duì)FRP性能的影響 分別采用三種不同的脫模劑，在不使用脫模布的情況下制備了三組標(biāo)準(zhǔn)試樣，通過(guò)膠粘劑的剪切測(cè)試對(duì)比了兩種樹(shù)脂脫模后粘結(jié)效果的差異。下表2為分別采用不同脫模劑的FRP粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)比。

表2 使用不同脫模劑的FRP粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)比

在使用不同脫模劑時(shí)，常規(guī)胺固化樹(shù)脂體系A(chǔ)的粘結(jié)效果均要優(yōu)于類潛伏性固化體系B。在實(shí)際生產(chǎn)中，F(xiàn)RP的表面均覆蓋有脫模布，在除去脫模布后，影響粘結(jié)效果的因素由脫模劑變?yōu)榱嗣撃２?，脫模劑?duì)粘結(jié)效果的影響降低。

3.3 樹(shù)脂未充分固化對(duì)FRP性能的影響 通過(guò)更改玻纖增強(qiáng)塑料的熱處理固化條件，驗(yàn)證不同的固化制度對(duì)常規(guī)胺固化體系A(chǔ)和類潛伏性樹(shù)脂體系B的影響。在制作剪切基材時(shí)采用不同的預(yù)固化條件，并對(duì)比了進(jìn)口M和國(guó)產(chǎn)K膠粘劑的影響。采用不同固化制度下的FRP剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)見(jiàn)下表3。

表3 不同固化制度下的FRP剪切強(qiáng)度對(duì)比

使用進(jìn)口M或國(guó)產(chǎn)K膠粘劑時(shí)，類潛伏性樹(shù)脂體系B的粘結(jié)效果都要劣于常規(guī)胺固化樹(shù)脂體系A(chǔ)構(gòu)成的板材；在不同的固化制度下，常規(guī)胺樹(shù)脂體系A(chǔ)無(wú)明顯影響，剪切強(qiáng)度基本保持持平，而類潛伏性樹(shù)脂體系剪切強(qiáng)度相差極大，說(shuō)明了該體系受溫度的影響很大，充分的預(yù)固化時(shí)間能有效改善粘結(jié)效果。

4、總結(jié)

1）類潛伏性樹(shù)脂體系與聚酯材料發(fā)生反應(yīng)造成粘結(jié)效果下降；尼龍脫模布的使用效果要優(yōu)于聚酯脫模布；2）脫模劑對(duì)FRP的粘結(jié)產(chǎn)生一定影響，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)選擇合適種類，避免模具表面過(guò)多殘留；3）類潛伏性樹(shù)脂體系的充分固化能有效增強(qiáng)FRP的粘結(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]謝校臻，王繼輝.風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)制造發(fā)展趨勢(shì).玻璃鋼/復(fù)合材料增刊，2008，353-355

[2]陳連喜，張慧玲，雷家珩.環(huán)氧樹(shù)脂潛伏性固化劑研究進(jìn)展.化工新型材料，2004，32（7）：29-32