2019年4月11—12日,第五屆中國國際風電復合材料高峰論壇(CWPC2019)于中國重慶隆重召開。在大會專題一:科技創新 成就未來——“創新材料、革新技術”中,重慶國際復合材料股份有限公司主任研發工程師郝名揚做題為《風電葉片用玻纖材料解決方案》的精彩演講。
以下為演講實錄:
各位同仁,各位專家,大家上午好,非常榮幸我能代表重慶國際復合材料給大家做一個報告。我報告的題目是“風電葉片玻纖材料解決方案”,我三部分給大家介紹。
首先公司的介紹,CPIC是以技術為支撐高速發展的公司,我們生產的玻璃纖維產品,年產能大概90萬噸,在中國、巴西有生產基地,北美、歐洲還有俄羅斯具有銷售公司,基本上實現了全球的覆蓋。
公司前身是重慶玻璃纖廠,在1986年根據國家的需求,我們引進了直接紡玻璃生產,1999年更名為CPIC,在2000年之后得到快速的發展。2009年分別推出了ECT產品,之后由于國際形勢的變化,在海外巴西和巴黎分別建立了我們的生產基地。
下面我介紹一下公司的研發能力,公司擁有330人的研發團隊,其中博士以上工程師5名。復合材料和檢測中心主要是為客戶所服務,客戶所能夠自備的復合材料,都可以在我們這里進行購買。公司創新成果是在國內市場處于領先的產品。
風電用聚氨酯玻璃纖維,先回顧一下聚氨酯的玻璃纖發展歷程:2012年正式成立這個項目,當時基礎之上,主要是基于ECT和TM進行一個聚氨酯紗線的開發。首先介紹一下聚氨酯紗線的研發過程,聚氨酯粘度比較低,非常適合做一個復合材料,常見的玻璃纖維表面是非常光滑的,我們引入了一個非常特殊的結構,在纖維表面附有很多的顆粒,這種顆粒狀很強的物理結構,纖維和樹脂潤和更好。這個圖主要是為了表示纖維機體裂紋的擴展,在收集過程中,主要是以化學劑結合為主,是強界面的破壞,聚氨酯除了有強的化學結合,裂紋擴展主要是機體里面產生。
下面這是聚氨酯界面的一個測試,就是測試紗線和聚氨酯的界面強度,可以看出來,聚氨酯開發這個紗線,和聚氨酯粘合程度非常高可以達到50%以上,主要原因是擁有很強的化學結合,還有很強的物理結合產生的。我們的潤濕性對于聚氨酯是非常重要的,如果不能夠潤濕的話,很難發揮出它的力學性能。
下面介紹一下聚氨酯的織物,通過制造過程當中,讓我們的纖維和樹脂潤濕更高,最后葉片在設計當中可以優化。下面是一個玻纖維含量,主要是降低葉片成本。以及快速固化,提高生產效率,也是為了降低生產成本。這是高玻纖維的性能,M值是12.31,是符合我們設計的基本要求。下面是葉片的灌注,聚氨酯主要是用在大梁和葉片,在大梁上的灌注時間可以從2小時縮短到80分鐘以內。葉片的灌注也會明顯縮短,這里面說是5分鐘,實際上在30分鐘到40分鐘可以灌完。這是樹脂的一個減量,一般大梁可以減少大約200公斤,葉片減少也就是20公斤左右。這是聚氨酯做的一個全尺寸的靜態的疲勞測試,靜態的偏差是小于10%,葉片的疲勞轉200萬次疲勞之后,葉片切割完之后沒有任何的損傷。
下面介紹一下新一代環氧玻纖產品,環氧是現在風力的一個主要用的樹脂體系,環氧產品是468G這個系列,針對這個TMT產品,表面特性和常規產品不一樣,在這個基礎之上推出了一個新的體系,就是468GS這個體系,它具有很好的耐熱老化性能。得到的綜合結果就是紗線抽出時非常均勻,這個紗線會讓織物更加的平整,不會出現鼓包的現象。
我們知道可以做加速老化和自然老化,加速老化之前有很多條件,可能不一樣,這里面重點關注就是自然老化。重慶的溫度是在10—30度左右,50—90度的濕度之間,這個紗線通過18個月的測試,紗線的損失小于10%。
下面是織物的一個測試,畢竟用的還是織物,紗線是作為內部的測試。織物下降強度只有5%,大家使用可以更放心。這是織物的一個力學性能,我們換算到55%體積分數下做的,TMT產品模量超過50億,跟我們設計是相當的,拉伸強度也在上升,壓縮性能也有明顯的提升。
下面介紹潤濕下能,做TMT的產品,大家對樹脂的用料比較關注,希望材料做的越來越高,就要求提高玻纖含量。這是做不同玻纖體積分組之下的模量,這條曲線可以看出,曲線是緩慢的向下移動,M值并沒有明顯的變化,M值由原來的0.81到0.83,我就講這么多,謝謝大家。
(發言由現場速記整理,未經本人審閱)