李 靖

（連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團(tuán)有限公司，江蘇 連云港 222000）

風(fēng)電機(jī)組一般要求20 年使用壽命，風(fēng)機(jī)葉片由復(fù)合材料制造而成，在正常工作中，受力最為復(fù)雜的就是葉片。葉片在運(yùn)行過程中承受強(qiáng)風(fēng)負(fù)荷、沙粒沖刷、空氣和紫外線老化、鹽霧腐蝕等，不可避免會(huì)出現(xiàn)氣孔、裂縫、磨損、腐蝕等問題。作為葉片附件的降噪鋸齒，運(yùn)行也需要考慮以上因素帶來的影響[1-2]。聚碳酸酯(PC) /丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯塑料(ASA) 合金能提高ASA 的強(qiáng)度、剛性、耐熱性，也能改善PC 的加工性能、耐候性、耐溶劑性，不經(jīng)涂覆也可在戶外使用。本文選取了一種ASA/PC 合金作為降噪鋸齒的原材料，基于風(fēng)險(xiǎn)控制的思維從以下幾個(gè)方面開展性能評(píng)估：1） 本體力學(xué)性能，后緣鋸齒材料需要具備優(yōu)異的本體力學(xué)性能，如沖擊韌性、拉伸性能和彎曲性能等；2） 本體物性參數(shù)，通過DSC、掃描電鏡等手段確認(rèn)材料成型加工方式的穩(wěn)定性；3） 粘接性能，降噪鋸齒材料作為葉片的外附件，需要評(píng)估實(shí)現(xiàn)方式的有效性；4） 耐候性，為確保后緣鋸齒在葉片運(yùn)行壽命內(nèi)能正常發(fā)揮降噪作用，需要考察鋸齒材料的耐候性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

ASTALOYTMPC/ASA 顆粒（PC∶ASA=4∶6）、MA530 環(huán)氧膠、WD1330 環(huán)氧膠

1.2 主要儀器和設(shè)備

拉伸試驗(yàn)機(jī)（AG-IC 100KN）；差式掃描量熱儀（DSC200 F3）、熱變形、維卡軟化點(diǎn)溫度測定儀（RV-300F）、沖擊試驗(yàn)機(jī)（XJJ-50）、紫外老化設(shè)備（LY-9029）、掃描電子顯微鏡（KYKY-2800）。

1.3 樣品制備

a、將PC/ASA 粒料加熱至95-100℃持續(xù)4 個(gè)h，使之完全干燥。然后將粒料放入料筒中，將料筒溫度升至245～290℃，使粒料處于熔融狀態(tài)。 b、保持模具溫度50～80℃，將熔融態(tài)粒料注塑到模具中。注塑條件：①注塑壓力60～140 MPa；②注射速度中等；③背壓0.1-0.5rpm；④鎖模力4～8Kn/cm2； c、按照ISO527-2、ISO 178-2010 和ISO 179-1-2000 標(biāo)準(zhǔn)制成測試用樣條。

1.4 性能測試

按照ISO527-2 標(biāo)準(zhǔn)測試樣品的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和拉伸斷裂延伸率，按照ISO 178-2010 標(biāo)準(zhǔn)測試樣品的彎曲強(qiáng)度和拉伸模量，按照ISO 179-1-2000 標(biāo)準(zhǔn)測試樣條的沖擊韌性。ISO11357-2-20 標(biāo)準(zhǔn)測試粒料和樣條的Tg。通過EN1465 標(biāo)準(zhǔn)測試降噪鋸齒粘接膠的Lap-shear 性能。通過對(duì)比UVA 老化168h 前后的力學(xué)性能評(píng)價(jià)PC/ASA 合金的老化性能。

1.5 測試條件

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件：（23±2） ℃

拉伸測試速度：2mm/min，標(biāo)距：50mm；

彎曲測試速度：2mm/min；

2 結(jié)果和分析

2.1 拉伸性能

通過實(shí)驗(yàn)，拉伸平均拉伸強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長率與供應(yīng)商TDS 數(shù)據(jù)表給出PC/ASA 的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長率對(duì)比，實(shí)驗(yàn)測得的斷裂伸長率遠(yuǎn)小于斷裂伸長率參考典型值，而且變動(dòng)系數(shù)非常大，離散非常大，初步分析可能和樣條的制備過程有關(guān)。

2.2 彎曲性能

通過實(shí)驗(yàn)，樣條的平均彎曲強(qiáng)度和平均彎曲模量與供應(yīng)商TDS 數(shù)據(jù)表給出PC/ASA 的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量對(duì)比，測試數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)基本一致。

2.3 沖擊性能

通過實(shí)驗(yàn)，樣條的平均沖擊強(qiáng)度低于供應(yīng)商給出的典型參考值，且數(shù)據(jù)的離散比較大，變動(dòng)系數(shù)非常大，初步分析可能和樣條的制備過程有關(guān)。

2.4 斷裂樣條的SEM 掃描

PC/ASA 形貌屬于韌性斷裂，但是呈現(xiàn)出有明顯的高度差和殘留裂縫，放射線條紋不光滑，呈鋸齒狀且有小分枝，原纖化的形成很明顯，這些結(jié)構(gòu)單元在裂縫擴(kuò)展過程中都消耗了大量的破壞能。

2.5 UVA老化168h后拉伸性能、彎曲性能和沖擊韌性的變化率

按照ISO16474-3 標(biāo)準(zhǔn)，采用1A 型（UVA-340）熒光紫外燈對(duì)拉伸、彎曲、沖擊樣條做老化測試，測試時(shí)間為168h。

1） 實(shí)驗(yàn)后拉伸性能，通過實(shí)驗(yàn)，樣條的斷裂伸長率離散非常大，變動(dòng)系數(shù)非常大，且樣條的斷裂都在標(biāo)距外初步分析和樣條制備有關(guān)。老化前后樣條的拉伸強(qiáng)度、模量無明顯差異，斷裂伸長率差異很大。2） 實(shí)驗(yàn)后彎曲性能，通過實(shí)驗(yàn)，老化前后彎曲強(qiáng)度、模量無明顯差異。3） 實(shí)驗(yàn)后沖擊性能，通過實(shí)驗(yàn)，樣條的沖擊強(qiáng)度離散比較大，變動(dòng)系數(shù)比較大，且老化前后差異明顯。

3 結(jié)語

通過對(duì)一種PC/ASA 合金材料注塑后的性能研究，結(jié)果表明：1） 該P(yáng)C/ASA 合金注塑后的拉伸斷裂伸長率、沖擊韌性遠(yuǎn)低于參考典型值， SEM 掃描電鏡呈現(xiàn)出有明顯的高度差和殘留裂縫，綜上所述如果需要達(dá)到性能的參考典型值，那么需要優(yōu)化該合金的注塑工藝。2） UVA 老化168h 后，PC/ASA 合金注塑樣條的彎曲性能無明顯差差，拉伸樣條的強(qiáng)度和模量無明顯差異，樣條老化后斷裂伸長率比老化前降低明顯，老化后沖擊強(qiáng)度比老化前降低明顯。