风力发电机叶片拉挤片材层间不同纤维布对树脂流速影响

2023-07-17朱琼杰武赛娟顾继光乔小亮吕召涛

纤维复合材料 2023年2期

关键词：流速

朱琼杰武赛娟顾继光乔小亮吕召涛

摘要在相同条件下，本文研究了不同规格层间织物和不同织造工艺两个因素对层间树脂填充的影响。通过选材，改善了树脂在层间的流动性，提高了拉挤板材的层间浇注质量。工艺试验表明，不同规格的层间导电布对层间树脂的填充速度有影响，碳玻璃混合布的填充速度较好。不同的针织工艺对同一规格的针织物有不同的灌胶率，而且恒实优于宏发双轴向织物。

关键词风力发电机叶片；拉挤片材；层间织物；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

拉擠片材在风力发电机叶片上的应用已得到诸多尝试，其中最重要、最具意义的是用于风力发电机叶片主梁的制作。由于拉挤片材其优异的性能以及低廉的成本，将其作为风力发电叶片主梁的设计方案，目前已经成为主流。近年来，风力发电机叶片的长度越来越大，最近两年设计的80m～100m的风力发电机叶片主梁，更多的采用拉挤片材（玻板/碳板）。随着拉挤片材生产工艺的发展，拉挤片材材料性能以及在叶片上应用的研究结果越来越被大家所了解、认识，但是拉挤片材作为叶片壳体灌注的重要组成部分，其层间树脂填充的影响因素及灌注工艺方案还需要进一步研究设计。

拉挤板材层间树脂流速有很多影响因素：（1）取样位置的影响：玻璃纤维布生产过程中由于张力控制的差异，不同位置的品质会存在差异，因此，在制样时需要进行区分；（2）树脂粘度的影响：由于浸润时的溶液中含有大量溶剂，在浸润过程中，溶剂会快速将玻璃纱润湿，因此，粘度低的溶液浸润时会比粘度高的溶液快；（3）温度的影响：不同温度对流动前沿也有影响。树脂温度高时，宏观流动和微观流动的速度差要比低温时大。这是因为温度高时，树脂粘度降低，增强了流动性能，有利于树脂进入纤维束内部的流动。

本文在以上条件一致的情况下，主要通过对比试验，研究层间织物不同规格、不同编织对片材层间树脂填充速率的影响。

2 试验

2.1 主要原材料

纤维布：编号①为200g/m2［±45°］玻璃纤维布-浙江恒石纤维基业有限公司；编号②为200g/m2［±45°］玻璃纤维布-常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司；编号③为200g/m2平纹碳玻混合布-中复神鹰碳纤维股份有限公司；编号④为200g/m2平纹碳玻混合布-江苏澳盛复合材料科技有限公司；编号⑤为200g/m2平纹全碳玻布-中复神鹰碳纤维股份有限公司；

树脂：灌注树脂采用广东博汇新材料科技股份有限公司的4321A/B环氧树脂体系。

2.2 试验方案

针对双轴布、平纹全碳纤维布、平纹碳玻混合布进行灌注试验来验证相同灌注条件下几种层间织物的树脂流速。

在透明的试验台上方放置1000mm×105mm×5mm的五块碳纤维拉挤片材，片材下方放置1160mm×120mm幅宽的五种层间织物；在片材中间放置一根φ16缠绕管进行灌注然后两侧抽气（同一根真空管）；在透明的试验台下方放置钢板尺进行数据统计；试验铺设如图1所示。

2.3 试验过程

（1）在试验桌表面涂抹脱模剂，便于脱模；

（2）待脱模剂干燥，在试验桌上将五种纤维布依次铺好，拉挤碳板分别铺放在纤维布上，控制碳板两侧的纤维布余量相同；然后在各碳板之间贴上密封胶条，用来阻隔树脂，如图2所示；

（3）拉挤碳板两侧之间的空隙同样用密封胶胶条粘接，防止树脂从碳板两侧的间隙浸润，如图3所示；

（4）铺放结束后，开始铺设真空辅材，导流网、缠绕管和吸胶粘；

（5）材料铺设完成后，封真空薄膜、连接真空泵，开始抽真空；

（6）在玻璃桌下画线并粘贴一把钢板尺，便于观察樹脂流动情况，如图4所示；

（7）灌注并观察流速，如图5所示。