高性能复合材料用环氧树脂体系的研究

论文摘要

环氧树脂是泛指含有两个或两个以上环氧基,以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚体(Oligomer)。环氧树脂由于其优良的力学性能、与纤维界面的粘结性能及成型工艺性能等成为最重要的玻璃(碳)纤维增强树脂基复合材料的基体树脂。本文针对大型风力发电机叶片用真空灌注环氧树脂体系的特殊要求,开展风力发电叶片用环氧树脂体系研究,主要做了以下四方面的工作。1、首先走访了中材科技、保定华翼、时代新材等国内叶片生产厂家,了解风电叶片用真空灌注环氧体系的技术指标。2、通过与HUNTSMAN1564环氧树脂对比,从环氧值、粘度两个方面进行分析,确定了三种组份风电叶片真空灌注环氧树脂的组成。根据分子结构与性能原理,结合固化物性能和风力叶片制造工艺对环氧体系的要求,选取了五种固化剂,对其力学性能、热性能、凝胶时间的测试,筛选出其中三种作为固化剂体系的基本组份,通过胺值测试确定了固化剂配比的大致范围。3、运用动态万能材料力学实验机、差示扫描量热仪、旋转粘度计对环氧树脂体系及固化成形物的粘度、适用期、力学性能、热性能等进行了表征。通过对固化剂配方的调节,确定了粘度低、工艺操作性好、纤维匹配性好的风电叶片用环氧树脂体系。并将该体系与国内外风电叶片用真空灌注环氧树脂体系进行力学性能、热性能对比。4、优化了该环氧树脂复配体系在实际生产过程中的工艺操作流程,并对产品的力学性能及耐疲劳性能在内的综合性能进行了表征。通过研究最终确定了风电叶片用环氧树脂体系的组成及配方：环氧树脂体系H1：H2：H3=60：25：15,固化剂体系G1：G2：G3=：6：3：1,环氧树脂和固化剂的配比为100：30。综合性能测试表明,该环氧树脂体系满足目前普遍制造的40.3m风电叶片设计要求,可以用于风力发电叶片的制造。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 风力发电
• 1.3 风力发电叶片
• 1.3.1 玻璃纤维增强环氧树脂复合材料
• 1.3.2 风电叶片发展趋势
• 1.4 风电叶片用真空灌注环氧树脂体系
• 1.4.1 环氧树脂研究进展
• 1.4.2 固化剂研究进展
• 1.4.3 我国风电叶片用环氧树脂体系研究情况
• 1.5 本课题的提出
• 第2章 风电叶片用环氧树脂体系的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 化学试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 仪器及测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 环氧树脂体系研究
• 2.3.2 固化剂体系研究
• 2.3.3 混合体系工艺操作性研究
• 2.3.4 与国内外风电环氧树脂体系性能比较
• 2.4 小结
• 第3章 风电叶片环氧树脂体系综合性能实验
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 化学试剂及原料
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 仪器与测试条件
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 树脂及复配体系粘度测试
• 3.3.2 浇注体及层合板性能测试
• 3.3.3 工艺操作性测试
• 3.3.4 耐疲劳性能测试
• 3.4 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果