风力发电叶片制作工艺介绍

　　树脂传递模塑法简称RTM法，是首先在模具型腔中铺放好按性能和结构要求设计的增强材料预成型体,采用注射设备通过较低的成型压力将专用低粘度树脂体系注入闭合式型腔, 由排气系统保证树脂流动顺畅, 排出型腔内的全部气体和彻底浸润纤维, 由模具的加热系统使树脂等加热固化而成型为 FRP构件。RTM 工艺属于半机械化的 FRP成型工艺, 特别适宜于一次整体成型的风力发电机叶片,无需二次粘接。与手糊工艺相比,这种工艺具有节约各种工装设备、生产效率高、生产成本低等优点。同时由于采用低粘度树脂浸润纤维以及加温固化工艺,复合材料质量高, 且 RTM工艺生产较少依赖工人的技术水平,工艺质量仅仅依赖于预先确定好的工艺参数, 产品质量易于保证,废品率低，工艺流程如图4所示。

 
图4、RTM工艺流程图

　　注胶压力的选择一直是 RTM 成型工艺中一个有争议的问题。低压注胶可促进树脂对纤维表面的浸润;高压注胶可排出残余空气,缩短成型周期,降低成本。加大注胶压力可提高充模速度和纤维渗透率。所以有人赞成在树脂传递初期使用低压以使树脂较好地浸润纤维, 而当模具型腔中已基本充满树脂时使用较大压力以逐出残余空气。但压力不能太大, 否则会引起预成型坯发生移动或变形。
注胶温度取决于树脂体系的活性期和达到最低粘度的温度。在不至于过大缩短树脂凝胶时间的前提下, 为了使树脂能够对纤维进行充分的浸润,注胶温度应尽量接近树脂达到最低粘度的温度。温度过高会缩短树脂的活性期，影响树脂的化学性质,进而可能影响到制品的力学性能; 温度过低会使树脂粘度增大,压力升高,也阻碍了树脂正常渗入纤维的能力。注射温度和模具预热温度的选择要结合增强体的特性及模具中的纤维量等综合考虑。
RTM 工艺的技术含量高, 无论是模具设计和制造、 增强材料的设计和铺放、 树脂类型的选择与改性、 工艺参数 (如注塑压力、 温度、 树脂粘度等 )的确定与实施,都需要在产品生产之前通过计算机模拟分析和实验验证来确定。
　　2.1.4 VARTM工艺
　　随着技术的发展，现已开发出多种较先进的工艺，如预浸料工艺、机械浸渍工艺及真空辅助灌注工艺。真空辅助灌注成型工艺是近几年发展起来的一种改进的 RTM工艺。它多用于成型形状复杂的大型厚壁制品。真空辅助是在注射树脂的同时, 在排气口接真空泵,一边注射一边抽真空, 借助于铺放在结构层表面的高渗透率的介质引导将树脂注入到结构层中。这样不仅增加了树脂传递压力,排除了模具及树脂中的气泡和水分,更重要的是为树脂在模具型腔中打开了通道, 形成了完整通路。 另外, 无论增强材料是编织的还是非编织的,无论树脂类型及粘度如何, 真空辅助都能大大改善模塑过程中纤维的浸润效果。所以, 真空辅助RTM(VARTM)工艺能显著减少最终制品中夹杂物和气泡的含量, 就算增大注入速度也不会导致孔隙含量增加,从而提高制品的成品率和力学性能。
　　用真空灌注工艺生产碳纤维复合材料存在困难。碳纤维比玻纤更细，表面更大，更难有效浸渍，适用的树脂粘度更低。SP公司的SPRINT工艺技术就采用树脂膜交替夹在碳纤维中，经加热和真空使树脂向外渗透。树脂沿铺层的厚度方向浸渍，浸渍快且充分，同时采用真空加速树脂的流动。
　　2.2 叶片复合材料结构设计流程
　　2.2.1 常规制备流程
　　1) 制造外壳和主梁外壳由玻璃钢在模具内进行制造，主梁在真空袋中高温浇注而成；
　　2) 安置模具，在模具内喷涂胶衣树脂，形成叶片的保护表面；
　　3) 把外壳放入模具中，并铺覆玻璃纤维；
　　4) 安装主梁，起到支撑作用；
　　5) 安装泡沫材料；
　　6) 在泡沫材料上铺覆玻璃纤维；
　　7) 在玻璃纤维和泡沫材料上铺放真空膜；