2.2.7 树脂与纤维之间的浸润性,其测试方法同增强材料。
2.3 胶粘剂
目前叶片多采用两个半模胶接合模而成,胶粘剂是叶片的重要结构材料,直接关系到叶片的强度和刚度,要求胶粘剂具有较高的强度、良好的韧性和良好的操作工艺性。叶片用胶粘剂有环氧胶粘剂和聚氨酯胶粘剂,目前以环氧胶粘剂为主。
2.3.1 本体性能。主要包括胶粘剂浇铸体的拉伸性能、压缩性能、弯曲性能和冲击韧性等力学性能以及玻璃化转变温度。
2.3.2 填充性能。胶粘剂堆积30mm 高,直到凝胶或进行下一步工序时仍能保持初始状态。
2.3.3 放热峰温度和凝胶时间。放热峰温度要低,凝胶时间应不小于120min,掌握凝胶时间和放热峰温度,有利于控制胶粘剂的一次施工用量。
2.3.4 拉伸剪切性能。这是表征胶粘剂的一项重要指标。测试基材为玻璃钢- 玻璃钢。
2.3.5 拉伸剪切疲劳性能。模拟叶片在不同风况下的工作情况,用来预测叶片内胶粘剂的最终运行情况,要求循环107 次后不失效,是保证叶片寿命的关键性能。
2.4 芯材
芯材是叶片的关键材料之一,在叶片的前缘、后缘以及剪切肋等部位,一般采用夹层结构来增加结构刚度,防止局部失稳,提高整个叶片的抗载荷能力。叶片常用芯材为PVC 泡沫和Balsa。
大型叶片的发展,对叶片的重量、质量、成本以及材料的一致性提出新的要求,现已开发出新型芯材在风能行业中逐渐得到应用和认可,是未来重要芯材,主要包括:
2.4.1 聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫(PET)。成本效益好,可为风电叶片提供有益的物理性能,并且可以回收利用。
2.4.2 聚甲基丙烯酰亚胺(PMI) 泡沫。100% 闭孔结构可以防止树脂被吸入泡沫内部,减少叶片的重量,具有较高的耐疲劳性能,提高叶片使用寿命。
2.4.3 纤维增强复合材料芯材。由玻璃纤维和闭孔低密度泡沫组成,可以满足叶片优化设计,降低叶片的重量和成本,尺寸稳定,密度均匀性能很好,提高叶片均匀性。芯材的选择主要考虑三个方面的因素:力学性能(强度、刚度和密度)要求、工艺要求(承受的温度、制品形状、芯材的加工等)和价格。
现以PVC 泡沫和Balsa 的性能要求为例,主要包括芯材的密度、压缩性能和剪切性能,其性能指标见表3 和表4。同时需要对芯材的夹层结构进行力学性能测试,包括拉伸、压缩、剪切、弯曲和剥离性能。