大叶片用树脂对真空辅助材料的选择性研究

【摘要】对脱模布、脱模剂等真空辅材对玻璃钢的影响进行了力学测试；同等条件下常规胺固化树脂体系应用要优于类潜伏性树脂体系；使用类潜伏性树脂体系要选择恰当的辅材并做好充分固化。

【关键词】类潜伏性树脂；真空辅材；预固化；剪切强度

1、背景

随着社会的发展和对能源的需求，绿色能源越来越受到人们的重视。目前风电已成为世界上增长较快的新能源，为减低发电成本，势必要求单机容量越来越大，这对风机叶片的制造提出了更高的要求[1]。目前叶片用的环氧树脂属于常规胺固化体系，可满足60m以下的兆瓦级叶片制造要求，而要适合超过60m以上大叶片的灌注，必须是类似潜伏性树脂体系的材料[2]。这种树脂固化剂的活性低，只有达到一定温度时，才能快速引发环氧基团的开环反应，达到预定固化的目的。由于类潜伏性树脂体系与常规胺固化树脂体系的固化机理不同，其对叶片制造工艺中所用的辅材如脱模剂、脱模布等有一定的腐蚀性，本项目旨在研究类潜伏性树脂体系与辅材之间可能产生的影响，规避在大叶片生产时带来的风险。

2、材料选择和测试

2.1 试验方案 在同等条件下，选取不同类型的真空辅材以真空灌注工艺进行平行比对试验，测试剪切、剥离等性能以验证真空辅材对玻璃钢（以下简称FRP）的影响。

2.2 原材料 尼龙脱模布，型号N；聚酯脱模布，型号P；脱模剂（1#、2#和3#）；环氧树脂（常规胺固化树脂体系A，类潜伏性树脂体系B）；UD1200单向玻璃纤维织物；胶粘剂（进口M胶粘剂，国产K胶粘剂）。

2.3 分析与测试 剪切性能按照GB/T 7124-2008标准、剥离性能按照GB/T 2791-1995标准在日本岛津AG-IC100kN万能试验机上测试，试验温度（23±2）℃，每组材料至少6个样。

3、结果与讨论

3.1 脱模布对FRP性能的影响 使用尼龙和聚酯两种不同种类的脱模布，分别采用常规胺固化树脂体系 A和类潜伏性树脂体系 B分别制备标准测试试样。通过胶粘剂剪切和剥离性能测试，对比了两种树脂在不同脱模布带来的FRP粗糙面上粘结效果的差异性。下表1为分别采用不同树脂和脱模布的粘结强度对比。

表1 使用不同脱模布的FRP粘结强度对比

使用尼龙脱模布N或聚酯脱模布P时，类潜伏性树脂体系B的拉剪及剥离性能均不如常规胺固化树脂体系A，尤其在聚酯条件下，性能差距明显；也证明聚酯相对尼龙脱模布对胶粘剂的粘结效果产生了更消极的影响，造成了FRP间粘结性能的下降。

3.2 脱模剂对FRP性能的影响 分别采用三种不同的脱模剂，在不使用脱模布的情况下制备了三组标准试样，通过胶粘剂的剪切测试对比了两种树脂脱模后粘结效果的差异。下表2为分别采用不同脱模剂的FRP粘结强度对比。

表2 使用不同脱模剂的FRP粘结强度对比

在使用不同脱模剂时，常规胺固化树脂体系A的粘结效果均要优于类潜伏性固化体系B。在实际生产中，FRP的表面均覆盖有脱模布，在除去脱模布后，影响粘结效果的因素由脱模剂变为了脱模布，脱模剂对粘结效果的影响降低。

3.3 树脂未充分固化对FRP性能的影响 通过更改玻纤增强塑料的热处理固化条件，验证不同的固化制度对常规胺固化体系A和类潜伏性树脂体系B的影响。在制作剪切基材时采用不同的预固化条件，并对比了进口M和国产K胶粘剂的影响。采用不同固化制度下的FRP剪切强度数据见下表3。

表3 不同固化制度下的FRP剪切强度对比

使用进口M或国产K胶粘剂时，类潜伏性树脂体系B的粘结效果都要劣于常规胺固化树脂体系A构成的板材；在不同的固化制度下，常规胺树脂体系A无明显影响，剪切强度基本保持持平，而类潜伏性树脂体系剪切强度相差极大，说明了该体系受温度的影响很大，充分的预固化时间能有效改善粘结效果。

4、总结

1）类潜伏性树脂体系与聚酯材料发生反应造成粘结效果下降；尼龙脱模布的使用效果要优于聚酯脱模布；2）脱模剂对FRP的粘结产生一定影响，生产时应选择合适种类，避免模具表面过多残留；3）类潜伏性树脂体系的充分固化能有效增强FRP的粘结。

参考文献

[1]谢校臻，王继辉.风机叶片设计制造发展趋势.玻璃钢/复合材料增刊，2008，353-355

[2]陈连喜，张慧玲，雷家珩.环氧树脂潜伏性固化剂研究进展.化工新型材料，2004，32（7）：29-32