吴迪：先进聚氨酯树脂在风电叶片上的应用进展

 

吴迪：各位尊敬的领导、嘉宾、朋友们，大家下午好！下面由我为大家介绍聚氨酯树脂在风电叶片上的应用。我是来自于上海科思创投资有限公司的吴迪。

报告主要分为四个板块做简单介绍。

首先，我们公司整体历史的状况。科思创是从1937年创立，在2014年从拜耳材料科技独立出来，作为聚氨酯的发明者，科思创对于聚氨酯有独到的理解。历史的积淀帮助我们在2013年开发了适用于风电叶片的聚氨酯树脂，通过三年多的研发历程，在2017年开始了叶片的工艺设计过程，近期推出了一部分的可循环的绿色产品，将二氧化碳的部分加入到材料中，对于可循环、可再生的部分做了很多研究和投入。科思创在欧洲和亚洲、美洲设立了50个生产基地，其中8个生产基地配备了超大型的工厂，有三个创新的研发中心。

目前科思创大概有1200名研发人员，通过建立三个的区域的研发中心，我们可以更好地了解本地客户的需求，更好满足本地客户的需求定制一些本地化的解决方案。

第二部分，聚氨酯树脂的优势。

聚氨酯的树脂特点，首先有优越的性能，包括出色的机械性能、优异疲劳性能，黏度比环氧低，更快固化，更具有竞争力的综合成本。作为叶片的基础材料，我们基于不同的玻纤、芯材、胶黏剂做了大量匹配性测试，以环氧胶黏剂为例，测了聚氨酯基材和环氧树脂的对比，聚氨酯不低于环氧产品和环氧胶黏剂的数据。基于现在的状况，客户基于设计的限制和使用的风险，现在很多客户会选择部分的部件采用聚氨酯制作，另外部件采用环氧的方式制作。我们同样进行了聚氨酯树脂和环氧树脂的二此灌注粘接的测试。

 （PPT图示）从测试数据看，聚氨酯树脂和聚氨酯基材最高，同样做了很多类似于其他的测试，包括疲劳、静态和动态的测试，测试数据都没有问题。

（PPT图示）这张PPT展示了聚氨酯树脂的特性，黏度比较低，只有环氧树脂1/4左右，在单位时间内流动的速度更快，浸润的部分更多一些。这部分在叶片实际生产过程中得到了验证。

聚氨酯另外一个特点是固化比较快，放热比较低，聚氨酯树脂总体放热比环氧树脂放热略低一些，测试数据是基于40度、50度和60度的情况做测试，其实叶片生产过程中更多采用30度左右温度，在更低温度情况下放热更不明显。

针对聚氨酯树脂反应比较快的特点，我们开发了在线灌注的工艺，树脂通过设备直接灌注到模具中，可以最大程度地利用到树脂的有效期。

（PPT图示）右边设备的图片是我们设备部门配合聚氨酯树脂做的开发。

第三部分，聚氨酯灌注树脂的应用进展。主要从三个点来讲，首先材料性能方面研究，除湿干燥工艺优化，灌注工艺的优化及树脂推广应用的情况。

（PPT图示）业内很多朋友之前也看到过，发过新闻稿，环氧产品应用了很多年，对于该产品大家比较有信心，聚氨酯作为全新的树脂从安全和保险角度来讲有一些疑虑，我们也会做基础研究验证材料的可靠性。这部分是我们和DNV和ym做的基础研究。在他们帮助下，科思创进行了严谨复杂的对比，对比了实验和理论分析，经过实验结果和理论分析评估后，最终基于风电叶片的设计规范，科思创的数值可以将Ωm1的系数下调了8%，Ωm1的系数体现了风电叶片长期耐老化的指标，也是衡量叶片长期使用性能的指标，通过下调安全质检系数后，叶片设计师可以充分利用聚氨酯的性能获得更大的设计自由度，2021年底，我们也获得了DNV给我们签发的证书，这部分给科思创聚氨酯单独下发了新的设计规范。

（PPT图示）这部分做了基于聚氨酯的特性与水反应，在生产过程中需要增加除湿干燥的工具，在产品应用初期很多情况是为了保证安全和质量采用比较长的干燥除湿，甚至有降温的时间，大大制约了产品的应用。在实验室做一部分的研究，通过优化除湿干燥的加热工艺保证产品能得到更好的干燥。同时也能减少整体的干燥灌注时间，在完成了整体干燥后可以立即得到灌注。这样可以有效地帮助客户减少工艺的时间。

（PPT图示）这部分是在实验室做得聚氨酯树脂主梁部件铺陈模拟，我们根据其相关特点，通过一系列的参数建立树脂模拟的模型，可以有效地模拟在不同灌注温度和真空度下树脂灌注时间和数值流动变化趋势。这些数据可以帮助到我们客户降低在其产品使用过程中的风险。

在过去一年聚氨酯取得了越来越多客户的认可，九鼎老总介绍时也提到，他们做聚氨酯的树脂。最早使用聚氨酯的样机已经安全运行了四年以上，在全国各地的客户不同的风场情况都有挂机、装机，能得到安全可靠的验证。

通过客户的合作验证了聚氨酯树脂不管是单独做部件，还是做全聚氨酯的叶片，各种方案都可行。基于客户不同的环境生产工厂，聚氨酯也可以得到很好的应用。随着客户对聚氨酯树脂特性的了解，更多产品潜力也将得到体现。

第四部分，聚氨酯拉挤树脂介绍。

聚氨酯树脂应用于拉挤工艺，树脂本身黏度比较低，聚氨酯树脂在高温的情况下反应更快一些。所以整体拉挤的速度更高，近年来在很多领域，包括应用于桥架等领域产品中都有应用。

科思创一直在推聚氨酯应用于风电的拉挤主梁板上。

（PPT图示）这张图表是关于各种不同拉挤因素对于最终产品成本的影响。黑色实线的部分，体现了拉挤速度对于成本的影响，比如拉挤速度提高到30%的时候，制品成本可以降低10%，如果原材料成本可以降低30%的话，制品可以降低15%，聚氨酯树脂拉挤主梁板可以使聚氨酯主梁板的生产成本更低。

（PPT图示）这里做了不同树脂和拉挤速度对制品成本的影响分析，使用碳纤的时候，速度提高一倍的话，聚氨酯拉挤成本可以降低20%。

由于聚氨酯的黏度比较低，纤维浸润性好，同时在高温下反应更快，拉挤的速度更快，聚氨酯的拉挤树脂可以赋予加工商更高生产效率，同时可以节约20%的生产成本。

以上是我本次汇报的所有内容，谢谢！