尹權(quán)

摘 要：對(duì)大葉型梁帽真空導(dǎo)注工藝進(jìn)行三種不同方案的研究，通過(guò)在梁帽采用不同管路、導(dǎo)流網(wǎng)工藝對(duì)比，探索更合理的大葉型梁帽注膠方式。研究發(fā)現(xiàn)，層數(shù)較厚、寬度較寬的大葉型梁帽，采用優(yōu)化的工藝方式，滿足浸潤(rùn)要求下可減少導(dǎo)注時(shí)間40min以上。這對(duì)預(yù)防大葉型梁帽生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)的包圍、樹脂固化等，有很好的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;大葉型;梁帽;真空導(dǎo)注

解決葉片重量載荷增加問(wèn)題，必然要增大葉片主梁帽的載荷承載能力[1]。有兩種手段：采取高模量纖維代替一般玻璃纖維，或者增加主梁帽玻璃纖維的鋪層厚度與寬度。本文中使用恒溫設(shè)備對(duì)樹脂的放熱峰進(jìn)行恒溫過(guò)程監(jiān)測(cè)、使用差熱掃描的方式對(duì)樣品固化度研究，并使用馬弗爐燃燒方式對(duì)樣品含膠量測(cè)試。系統(tǒng)研究和分析樣品導(dǎo)注過(guò)程及最終導(dǎo)注結(jié)果，為合理確定高模量玻纖在增加鋪層和寬度的情況下，需采取工藝措施提供一定理論依據(jù)。

1 材料及試驗(yàn)方法

該研究使用的玻璃纖維是某知名廠商的高模量玻璃纖維，樹脂為灌注環(huán)氧樹脂。采用BLLON-W-504B型恒溫槽，在40℃的情況下，對(duì)樹脂的固化過(guò)程監(jiān)測(cè)。采用NDJ-5S型粘度計(jì)對(duì)樹脂粘稠度進(jìn)行等溫條件下粘稠度進(jìn)行分析。采用SX2-10-10A馬弗爐對(duì)樣品的含膠量進(jìn)行測(cè)試。產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用此高模量玻璃纖維在主梁帽模具上進(jìn)行鋪層，鋪層時(shí)下部均采用雙層導(dǎo)流網(wǎng)、導(dǎo)流網(wǎng)距離鋪層邊緣（抽氣口一側(cè)）50mm。完成鋪層以后對(duì)三個(gè)方案分別采用：方案1上部單層導(dǎo)流網(wǎng)，一個(gè)注膠管路;方案2上部雙層導(dǎo)流網(wǎng)，注膠口側(cè)一個(gè)注膠管路;方案3上部單層導(dǎo)流網(wǎng)，注膠口側(cè)一個(gè)注膠管路，同時(shí)在距離注膠口側(cè)邊緣200mm的鋪層上方位置平行增加第二個(gè)注膠管路。上部導(dǎo)流網(wǎng)邊緣距離抽氣口一側(cè)法蘭邊均為90mm。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 樹脂恒溫固化放熱過(guò)程

灌注樹脂混合體系在25℃恒溫環(huán)境條件下的凝膠放熱過(guò)程表明，本樹脂體系在300min以內(nèi)放熱比較平緩，混合體系溫度穩(wěn)定升高。在樹脂溫度達(dá)到40℃以上后迅速反應(yīng)放熱，并且在40min左右達(dá)到其放熱峰，之后溫度開始下降。這表明此灌注樹脂體系在40℃以上環(huán)境溫度下，會(huì)快速發(fā)生聚合反應(yīng)。在25℃環(huán)境溫度條件下，其可操作時(shí)間大約300min，是一種典型的灌注樹脂體系。

2.2 樹脂粘度分析

不同溫度下測(cè)試的環(huán)氧樹脂主劑粘度表明，主劑隨著溫度升高其粘度會(huì)逐漸降低。溫度大于40℃，粘度趨于穩(wěn)定。溫度20℃～30℃之間，粘度在3000cps～1000cps之間。表現(xiàn)的特性符合高分子環(huán)氧樹脂的典型特性。測(cè)試灌注樹脂混合體系的粘度特性，室溫（25±1℃）、環(huán)境濕度60%±5條件下，測(cè)試混合體系的粘度變化表明樹脂混合后的90min時(shí)間內(nèi)，粘度200cps～400cps之間，符合灌注樹脂混合體系的最佳粘度范圍。

2.3 樣品真空導(dǎo)注過(guò)程研究

①真空導(dǎo)注方案對(duì)比研究：實(shí)驗(yàn)過(guò)程采取幅寬650mm的高模量玻璃纖維，鋪層厚度均為50層。按照前述方案進(jìn)行鋪層，鋪層結(jié)束后抽真空度≥0.95，使用相同溫度（25℃）灌注樹脂真空導(dǎo)注，導(dǎo)注部分參數(shù)見表1。

②真空導(dǎo)注過(guò)程與樣品狀態(tài)分析：真空導(dǎo)注完成后，按照玻璃鋼固化要求進(jìn)行加熱固化。經(jīng)檢查固化完成后的三種方案樣品，樣品灌注效果外觀良好，進(jìn)行剖面查看，其樹脂浸潤(rùn)都比較均勻，不存在干絲或可見貧膠現(xiàn)象，但方案3中距離注膠口一側(cè)200mm處增加一條平行注膠管路，導(dǎo)注樣品脫模后表面產(chǎn)生一條軸向褶皺，顯然不符合玻璃鋼成型無(wú)褶皺要求，需采取措施進(jìn)行改善。

2.4 樣品含膠量分析

對(duì)三種方案取樣，測(cè)試含膠量。樣品1的①、②、③處含膠量分別為53.01、51.37、52.67;樣品2對(duì)應(yīng)三處為50.01、51.54、52.08;樣品3為：51.86、53.29、53.16。

上述數(shù)據(jù)看出，三種方案的幾處取樣位置含膠量都滿足灌注玻璃鋼含膠量要求范圍[2]，且含膠量對(duì)于取樣位置、不同樣品，沒(méi)有明顯差別。說(shuō)明三種方案取得灌注效果基本一致，都滿足單軸向玻璃纖維梁帽灌注要求[3]。

得出結(jié)論：①三種方案進(jìn)行的單軸向高模量玻璃纖維真空導(dǎo)注，導(dǎo)注效果都滿足玻璃纖維浸潤(rùn)要求，玻璃鋼的纖維體積含量也滿足相關(guān)要求;②在鋪層上方增加一條平行的軸向注膠管，增大的壓力差有效提高了樹脂流動(dòng)速度，但存在注膠管壓痕問(wèn)題需要解決;③玻纖鋪層上部采用雙層導(dǎo)流網(wǎng)，或者增加一條注膠管，能夠減少注膠時(shí)間1/3，有效降低導(dǎo)注過(guò)程中環(huán)氧樹脂出現(xiàn)固化的風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮消冰，黃梅，王偉.大型風(fēng)機(jī)復(fù)合材料葉片鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].玻璃鋼/復(fù)合材料，2013（3）：3-7.

[2] Summerscales J， Searle T J. Low-pressure（Vacuum Infusion） Techniques for Moulding Large Composite Structures[J].Journal of Materials：Design and Applications，2005（17）：45-58.

[3]賈智源，關(guān)曉方，王戰(zhàn)堅(jiān)，等.風(fēng)電葉片用單向復(fù)合材料單層厚度影響因素研究[J]/玻璃鋼/復(fù)合材料，2015（4）： 80-84.