朱瓊杰 武賽娟 顧繼光 喬小亮 呂召濤

摘 要 在相同條件下，本文研究了不同規(guī)格層間織物和不同織造工藝兩個因素對層間樹脂填充的影響。通過選材，改善了樹脂在層間的流動性，提高了拉擠板材的層間澆注質量。工藝試驗表明，不同規(guī)格的層間導電布對層間樹脂的填充速度有影響，碳玻璃混合布的填充速度較好。不同的針織工藝對同一規(guī)格的針織物有不同的灌膠率，而且恒實優(yōu)于宏發(fā)雙軸向織物。

關鍵詞 風力發(fā)電機葉片；拉擠片材；層間織物；流速

The Impact of Different Fabrics Between Pultruded

Plates of Wind Turbine Blade on Resin Filling Speed

ZHU Qiongjie，WU Saijuan，GU Giguang，QIAO Xiaoliang，LV Zhaotao

（Lianyungang Zhongfu Lianzhong Composites Group CO.，Ltd.;Lianyungang? 222000）

ABSTRACT The influence of interlayer fabrics specifications and weaving processes on interlayer resin filling under the same conditions is discussed. The fluidity of resin between layers and the interlayer infusion of pultruded plate are improved by right fabrics. The test result shows that interlayer fabrics specifications have an impact on interlayer resin filling speed and the filling speed of carbon-glass- hybrid fabrics is better. The resin filling rates vary with weaving processes under the same fabrics specification， and biaxial fabrics from Hengshi is better than that from Hongfa.

KEYWORDS wind turbine blade; pultruded plate; interlayer fabrics; resin filling speed

1 引言

拉擠片材在風力發(fā)電機葉片上的應用已得到諸多嘗試，其中最重要、最具意義的是用于風力發(fā)電機葉片主梁的制作。由于拉擠片材其優(yōu)異的性能以及低廉的成本，將其作為風力發(fā)電葉片主梁的設計方案，目前已經(jīng)成為主流。近年來，風力發(fā)電機葉片的長度越來越大，最近兩年設計的80m～100m的風力發(fā)電機葉片主梁，更多的采用拉擠片材（玻板/碳板）。隨著拉擠片材生產(chǎn)工藝的發(fā)展，拉擠片材材料性能以及在葉片上應用的研究結果越來越被大家所了解、認識，但是拉擠片材作為葉片殼體灌注的重要組成部分，其層間樹脂填充的影響因素及灌注工藝方案還需要進一步研究設計。

拉擠板材層間樹脂流速有很多影響因素：（1）取樣位置的影響：玻璃纖維布生產(chǎn)過程中由于張力控制的差異，不同位置的品質會存在差異，因此，在制樣時需要進行區(qū)分；（2）樹脂粘度的影響：由于浸潤時的溶液中含有大量溶劑，在浸潤過程中，溶劑會快速將玻璃紗潤濕，因此，粘度低的溶液浸潤時會比粘度高的溶液快；（3）溫度的影響：不同溫度對流動前沿也有影響。樹脂溫度高時，宏觀流動和微觀流動的速度差要比低溫時大。這是因為溫度高時，樹脂粘度降低，增強了流動性能，有利于樹脂進入纖維束內部的流動。

本文在以上條件一致的情況下，主要通過對比試驗，研究層間織物不同規(guī)格、不同編織對片材層間樹脂填充速率的影響。

2 試驗

2.1 主要原材料

纖維布：編號①為200g/m2［±45°］玻璃纖維布-浙江恒石纖維基業(yè)有限公司；編號②為200g/m2［±45°］玻璃纖維布-常州市宏發(fā)縱橫新材料科技股份有限公司；編號③為200g/m2平紋碳?；旌喜?中復神鷹碳纖維股份有限公司；編號④為200g/m2平紋碳?；旌喜?江蘇澳盛復合材料科技有限公司；編號⑤為200g/m2平紋全碳玻布-中復神鷹碳纖維股份有限公司；

樹脂：灌注樹脂采用廣東博匯新材料科技股份有限公司的4321A/B環(huán)氧樹脂體系。

2.2 試驗方案

針對雙軸布、平紋全碳纖維布、平紋碳?；旌喜歼M行灌注試驗來驗證相同灌注條件下幾種層間織物的樹脂流速。

在透明的試驗臺上方放置1000mm×105mm×5mm的五塊碳纖維拉擠片材，片材下方放置1160mm×120mm幅寬的五種層間織物；在片材中間放置一根φ16纏繞管進行灌注然后兩側抽氣（同一根真空管）；在透明的試驗臺下方放置鋼板尺進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計；試驗鋪設如圖1所示。

2.3 試驗過程

（1）在試驗桌表面涂抹脫模劑，便于脫模；

（2）待脫模劑干燥，在試驗桌上將五種纖維布依次鋪好，拉擠碳板分別鋪放在纖維布上，控制碳板兩側的纖維布余量相同；然后在各碳板之間貼上密封膠條，用來阻隔樹脂，如圖2所示；

（3）拉擠碳板兩側之間的空隙同樣用密封膠膠條粘接，防止樹脂從碳板兩側的間隙浸潤，如圖3所示；

（4）鋪放結束后，開始鋪設真空輔材，導流網(wǎng)、纏繞管和吸膠粘；

（5）材料鋪設完成后，封真空薄膜、連接真空泵，開始抽真空；

（6）在玻璃桌下畫線并粘貼一把鋼板尺，便于觀察樹脂流動情況，如圖4所示；

（7）灌注并觀察流速，如圖5所示。

3 結果與討論

根據(jù)現(xiàn)場試驗效果，可以觀察到明顯的流速對比，根據(jù)表1和圖6試驗數(shù)據(jù)，可以得出不同編號纖維布流動速度對比：④>①>②>⑤>③。

4 結語

本文通過接近生產(chǎn)工藝的試驗設計方案，采用實際生產(chǎn)的檢驗方法和設備得出試驗結果。最后總結得出在其它影響樹脂流動速度因素相同的情況下：

（1）不同規(guī)格的層間導流布對于層間樹脂填充速度有影響，碳?；旌喜妓俣雀鼉?yōu)；

（2）不同編織工藝（不同供應商編織工藝不同），編織的同一規(guī)格的織物，其樹脂填充速率也有差異，恒石的優(yōu)于宏發(fā)的雙軸布，恒石樹脂填充速率達3.3mm/min，宏發(fā)為2.5mm/min。

此試驗對大型風力發(fā)電機葉片拉擠片材層間灌注的相關工藝設計提供了更優(yōu)的參考。

參 考 文 獻

［1］徐國平.風電葉片用剪切腹板粘接膠層控制研究［J］.紡織學報，2007（9）：24.

［2］孫洲.真空灌注工藝中樹脂流動性分析［J］.天津科技，2017（6）：41.

［3］肖紅波， 王鈞， 楊小利，等.樹脂的粘度及表面張力對浸潤速率影響研究［J］.武漢理工大學學報（07）：15-17.

［4］李成良，王繼輝，薛忠民.大型風機葉片材料的應用和發(fā)展［J］.玻璃鋼/復合材料，2008（4）：49-52.

［5］楊朋飛，毛水蓮，楊晨，等.基于雙碳目標下低成本葉片開發(fā)研究［J］.水電與新能源，2022（6）：19-22.

［6］岳彥山，何明，陶生金，等.風機葉片灌注質量影響因素的研究［J］.江蘇科技信息，2020（32）：51-53.

［7］徐宇，廖猜猜，張淑麗，等.大型風電葉片設計制造技術發(fā)展趨勢［J］.中國科學物理學力學天文學，2016，46（12）：8-17.

［8］董賢文，靳艷英，王佳明，賈明印.樹脂基復合材料真空袋壓成型技術研究進展［J］.纖維復合材料，2022，39（01）：93-99.

［9］夏建陵， 萬厲， 楊小華，等.風力發(fā)電機葉片用環(huán)氧樹脂膠粘劑的研究［J］.熱固性樹脂， 2008， 23（B08）：4.

［10］喬小亮， 呂召濤.大型風力發(fā)電機葉片拉擠片材層間樹脂填充研究［J］.纖維復合材料， 2022， 39（3）：5.