无脱模布玻纤拉挤板在风电叶片应用研究

谭伯杨，闫美娟

（明阳智慧能源集团股份公司，中山 528437）

0 前言

风电叶片主梁在叶片结构中作为主要承力部件［1-4］，其生产制造的原材料质量稳定性尤其重要。在拉挤板生产过程中，需在树脂中添加内脱模剂以改善其生产工艺性［5］。内脱模剂在树脂固化过程中，会逐渐潜移或残留在拉挤板表面［6］。通常在其表面增加一层脱模布，以避免过多内脱模剂在拉挤板表面残留。但脱模布的使用会给产品带来脱粘、夹嵌、残留等质量问题，加大了拉挤板生产和叶片制造的难度，同时增加了叶片制造成本，带来大量固废。

近年来，开发的一款通过去除脂类内脱模剂，达到免除脱模布的拉挤板产品，可以避免脱模布带来的质量问题，同时降低生产难度和材料成本。本文研究了无脱模布玻纤拉挤板的性能，以评估在风电叶片主梁上使用的风险，主要通过拉挤板本体静态力学性能、界面性能和弯曲疲劳性能等指标进行评价。

1 实验部分

1.1 原料

带脱模布/无脱模布玻纤拉挤板：振石集团华美新材料有限公司；

环氧树脂LT5078A/B-3：惠柏新材料科技（上海）股份有限公司；

玻纤织物E8-UD1250和E-BIAX200-390：浙江恒石纤维基业有限公司；

另有导流网、脱模布、密封胶带及VAP透气膜等灌注辅材自制。

1.2 仪器设备

万能试验机：INSTRON 3369

疲劳试验机：MTS 370

1.3 测试标准

ISO 527 Plastics-Determination of tensile properties 塑料 拉伸性能的测定；

ISO14126 Fibre-reinforced plastic composites-Determination of compressive properties in the by inplane direction 纤维增强塑料复合材料 平面压缩性能的测定；

ISO14125 Fibre-reinforced plastic composites-Determination of flexural properties纤维增强塑料复合材料 弯曲性能的测定；

ISO14130 Fibre-reinforced plastic composites-Determination of apparent interlaminar shear strength by short -beam method纤维增强塑料复合材料 短试片法测定表观层间剪切强度；

ASTM D7078 Standard Test Method for Shear Properties of Composite Materials by V-Notched Rail Shear Method 复合材料V型缺口剪切性能测试标准方法；

ISO 13003 Fibre-reinforced plastic composites-Determination of fatigue properties under cyclic loading conditions 纤维增强塑料 循环载荷条件下疲劳性能的测定；

GB/T 7124 胶粘剂 拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）。

1.4 本体静态测试

通过测试对比带脱模布玻纤拉挤板和无脱模布玻纤拉挤板的本体性能，以评估两者的静态性能差异，具体测试项目如表1：

表1 拉挤板本体静态测试项目

1.5 拉挤板界面测试和弯曲疲劳测试

通过对比带脱模布玻纤拉挤板和无脱模布玻纤拉挤板的界面测试和弯曲疲劳测试，以评估两者界面性能的差异，具体测试项目如表2：

表2 拉挤板界面测试和弯曲疲劳测试

2 测试结果及分析

2.1 拉挤板本体静态测试

带脱模布玻纤拉挤板和无脱模布玻纤拉挤板的本体性能测试结果如表3：

表3 本体性能测试结果

由表3可知，带脱模布玻纤拉挤板和无脱模布玻纤拉挤板本体性能相当，无明显下降或提高的趋势，说明通过去除内脱模剂对拉挤板本体性能影响不大。

2.2 拉挤板层间静测试

带脱模布玻纤拉挤板和无脱模布玻纤拉挤板的层间性能测试结果如表4：

表4 层间性能测试结果

由表4可知，带脱模布玻纤拉挤板和无脱模布玻纤拉挤板层间性能相当，无明显下降或提高的趋势。虽然无脱模布玻纤拉挤板去除了脱模布，层间结合面积减少，一定程度会减弱层间的结合力，但通过去除内脱模剂，降低了内脱模剂对界面结合力的削弱，故去除脱模布后玻纤拉挤板层间依然保持良好的结合。

2.3 拉挤板弯曲疲劳测试

带脱模布玻纤拉挤板和无脱模布玻纤拉挤板的弯曲疲劳测试结果如表5：

表5 弯曲疲劳测试结果

带脱模布玻纤拉挤板弯曲疲劳测试样件破坏图片如图1，无脱模布玻纤拉挤板弯曲疲劳测试样件破坏图片如图2：

图1 带脱模布玻纤拉挤板破坏形式

图2 无脱模布玻纤拉挤板破坏形式

由表5可知，无脱模布玻纤拉挤板相对带脱模布玻纤拉挤板弯曲疲劳M值有所下降，但同一应力水平循环次数相对更高。

由图1和图2可知，从破坏形式看，弯曲疲劳主要破坏形式为第一层拉挤板的压缩破坏和第二次拉挤板的拉伸破坏。说明玻纤拉挤板多层组合时，弯曲疲劳的破坏主要取决于拉挤板本体的拉伸和压缩疲劳强度。

3 结论

无脱模布玻纤拉挤板相较带脱模布玻纤拉挤板性能无明显下降的趋势，在风电叶片主梁上应用的风险较低，在叶片广泛推广尚待全尺寸叶片的测试验证。未来在成本和环保双重压力下，无脱模布玻纤拉挤板在风电叶片上的应用具有广阔的发展空间。