本發(fā)明屬風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電為無(wú)污染發(fā)電，是富有生命力的清潔能源，風(fēng)電的高速發(fā)展已成必然趨勢(shì)。風(fēng)力發(fā)電依靠的主要設(shè)備是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)力發(fā)電機(jī)最重要、最昂貴的部件為葉輪，單個(gè)葉輪約占整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)成本的20％，而葉輪的關(guān)鍵則是葉片，葉片的好壞直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率、壽命和性能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片主要采用的是復(fù)合材料，尤其是兆瓦級(jí)以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，復(fù)合材料的葉片配套用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑是風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片制備的關(guān)鍵材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料及其制備方法，所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料具有很好的強(qiáng)度和模量，且防開(kāi)裂性能也優(yōu)于現(xiàn)有水平，滿足了兆瓦級(jí)以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片對(duì)材料的特殊要求，而且材料成本低，制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，采用如下技術(shù)方案：

一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹(shù)脂20～30份、丁基橡膠12～25份、粉末狀填料5～15份、熱塑性樹(shù)脂25～35份、增強(qiáng)纖維組分8～17份、脂肪族胺化合物18～27份、抗氧化劑2～3份、光穩(wěn)定劑3～6份、紫外線吸收劑2～5份。

優(yōu)選的，所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹(shù)脂23～28份、丁基橡膠15～20份、粉末狀填料9～14份、熱塑性樹(shù)脂28～33份、增強(qiáng)纖維組分10～16份、脂肪族胺化合物20～26份、抗氧化劑2.5～2.7份、光穩(wěn)定劑4～5份、紫外線吸收劑3～4份。

優(yōu)選的，所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹(shù)脂25份、丁基橡膠18份、粉末狀填料11份、熱塑性樹(shù)脂32份、增強(qiáng)纖維組分13份、脂肪族胺化合物22份、抗氧化劑2.6份、光穩(wěn)定劑4.7份、紫外線吸收劑3.8份。

優(yōu)選的，所述粉末狀填料是納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁、納米纖維硅灰石粉、納米碳酸鈣、碳酸鈣晶須、氧化鋅晶須中的一種或數(shù)種的混合物。

優(yōu)選的，所述脂肪族胺化合物為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺、3，3’-亞氨基雙（丙基胺）、聚氧化丙烯二胺和聚氧化丙烯三胺中的任一種或者幾種的混合物。

優(yōu)選的，所述的熱塑性樹(shù)脂為聚烯烴、聚酯、聚酰胺的一種或多種混合物。

優(yōu)選的，所述增強(qiáng)纖維組分為玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、有機(jī)纖維、金屬纖維中的一種或幾種。

一種制備所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：

（1）按上述配方稱取環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、增強(qiáng)纖維組分、脂肪族胺化合物、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑，備用；

（2）將環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、脂肪族胺化合物分別放入球磨機(jī)中球磨1～2小時(shí)，然后混合，得混合粉末；

（3）將步驟（3）所得的混合粉末放于反應(yīng)釜中，預(yù)熱至50～60℃，加入所述增強(qiáng)纖維組分，加熱至280～300℃，開(kāi)機(jī)攪拌裝置，攪拌速度控制在20～80r/min，攪拌時(shí)間為30～50分鐘，然后加入抗氧化劑、光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，抽真空，繼續(xù)攪拌20～40分鐘，冷卻至常溫，即可得到所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有以下有益效果：

本發(fā)明所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料具有很好的強(qiáng)度和模量，且防開(kāi)裂性能也優(yōu)于現(xiàn)有水平，滿足了兆瓦級(jí)以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片對(duì)材料的特殊要求，而且材料成本低，制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好，具體如下：

（1）本發(fā)明用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料中加入了增強(qiáng)纖維組分，纖維在樹(shù)脂中存在方式不僅是連續(xù)的，而且還以大致平行的方式排列，纖維在其長(zhǎng)度方向上能充分發(fā)揮纖維的高強(qiáng)高模特性，因此能夠保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的整體機(jī)械性能；

（2）本發(fā)明用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料中加入了丁基橡膠、熱塑性樹(shù)脂等，提高了其防開(kāi)裂性能。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹(shù)脂20份、丁基橡膠12份、粉末狀填料5份、熱塑性樹(shù)脂25份、增強(qiáng)纖維組分8份、脂肪族胺化合物18份、抗氧化劑2份、光穩(wěn)定劑3份、紫外線吸收劑2份。

其中，所述粉末狀填料是納米二氧化硅、納米二氧化鈦的混合物。

其中，所述脂肪族胺化合物為二乙烯三胺。

其中，所述的熱塑性樹(shù)脂為聚烯烴。

其中，所述增強(qiáng)纖維組分為玻璃纖維。

一種制備所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：

（1）按上述配方稱取環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、增強(qiáng)纖維組分、脂肪族胺化合物、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑，備用；

（2）將環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、脂肪族胺化合物分別放入球磨機(jī)中球磨1小時(shí)，然后混合，得混合粉末；

（3）將步驟（3）所得的混合粉末放于反應(yīng)釜中，預(yù)熱至50℃，加入所述增強(qiáng)纖維組分，加熱至280℃，開(kāi)機(jī)攪拌裝置，攪拌速度控制在20r/min，攪拌時(shí)間為30分鐘，然后加入抗氧化劑、光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，抽真空，繼續(xù)攪拌20分鐘，冷卻至常溫，即可得到所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料。

實(shí)施例2

本實(shí)施例涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹(shù)脂30份、丁基橡膠25份、粉末狀填料15份、熱塑性樹(shù)脂35份、增強(qiáng)纖維組分17份、脂肪族胺化合物27份、抗氧化劑3份、光穩(wěn)定劑6份、紫外線吸收劑5份。

其中，所述粉末狀填料為氧化鋅晶須。

其中，所述脂肪族胺化合物為四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺的混合物。

其中，所述的熱塑性樹(shù)脂為聚酯、聚酰胺的混合物。

其中，所述增強(qiáng)纖維組分為玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維的混合物。

一種制備所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：

（1）按上述配方稱取環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、增強(qiáng)纖維組分、脂肪族胺化合物、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑，備用；

（2）將環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、脂肪族胺化合物分別放入球磨機(jī)中球磨2小時(shí)，然后混合，得混合粉末；

（3）將步驟（3）所得的混合粉末放于反應(yīng)釜中，預(yù)熱至60℃，加入所述增強(qiáng)纖維組分，加熱至300℃，開(kāi)機(jī)攪拌裝置，攪拌速度控制在80r/min，攪拌時(shí)間為50分鐘，然后加入抗氧化劑、光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，抽真空，繼續(xù)攪拌40分鐘，冷卻至常溫，即可得到所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料。

實(shí)施例3

本實(shí)施例涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹(shù)脂23份、丁基橡膠15份、粉末狀填料9份、熱塑性樹(shù)脂28份、增強(qiáng)纖維組分10份、脂肪族胺化合物20份、抗氧化劑2.5份、光穩(wěn)定劑4份、紫外線吸收劑3份。

其中，所述粉末狀填料是納米氧化鋁、納米纖維硅灰石粉、納米碳酸鈣、碳酸鈣晶須、氧化鋅晶須的混合物。

其中，所述脂肪族胺化合物為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺、3，3’-亞氨基雙（丙基胺）、聚氧化丙烯二胺和聚氧化丙烯三胺的混合物。

其中，所述的熱塑性樹(shù)脂為聚酰胺。

其中，所述增強(qiáng)纖維組分為玻金屬纖維。

一種制備所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：

（1）按上述配方稱取環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、增強(qiáng)纖維組分、脂肪族胺化合物、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑，備用；

（2）將環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、脂肪族胺化合物分別放入球磨機(jī)中球磨1.5小時(shí)，然后混合，得混合粉末；

（3）將步驟（3）所得的混合粉末放于反應(yīng)釜中，預(yù)熱至55℃，加入所述增強(qiáng)纖維組分，加熱至290℃，開(kāi)機(jī)攪拌裝置，攪拌速度控制在60r/min，攪拌時(shí)間為40分鐘，然后加入抗氧化劑、光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，抽真空，繼續(xù)攪拌30分鐘，冷卻至常溫，即可得到所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料。

實(shí)施例4

本實(shí)施例涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹(shù)脂28份、丁基橡膠20份、粉末狀填料14份、熱塑性樹(shù)脂33份、增強(qiáng)纖維組分16份、脂肪族胺化合物26份、抗氧化劑2.7份、光穩(wěn)定劑5份、紫外線吸收劑4份。

其中，所述粉末狀填料是納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁、納米纖維硅灰石粉、納米碳酸鈣的混合物。

其中，所述脂肪族胺化合物為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺、3，3’-亞氨基雙（丙基胺）、聚氧化丙烯二胺和聚氧化丙烯三胺的混合物。

其中，所述的熱塑性樹(shù)脂為聚酯、聚酰胺的混合物。

其中，所述增強(qiáng)纖維組分為玄武巖纖維、有機(jī)纖維、金屬纖維中的混合物。

一種制備所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：

（1）按上述配方稱取環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、增強(qiáng)纖維組分、脂肪族胺化合物、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑，備用；

（2）將環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、脂肪族胺化合物分別放入球磨機(jī)中球磨1.2小時(shí)，然后混合，得混合粉末；

（3）將步驟（3）所得的混合粉末放于反應(yīng)釜中，預(yù)熱至58℃，加入所述增強(qiáng)纖維組分，加熱至285℃，開(kāi)機(jī)攪拌裝置，攪拌速度控制在30r/min，攪拌時(shí)間為35分鐘，然后加入抗氧化劑、光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，抽真空，繼續(xù)攪拌25分鐘，冷卻至常溫，即可得到所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料。

實(shí)施例5

本實(shí)施例涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹(shù)脂25份、丁基橡膠18份、粉末狀填料11份、熱塑性樹(shù)脂32份、增強(qiáng)纖維組分13份、脂肪族胺化合物22份、抗氧化劑2.6份、光穩(wěn)定劑4.7份、紫外線吸收劑3.8份。

其中，所述粉末狀填料是納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁、納米纖維硅灰石粉、納米碳酸鈣、碳酸鈣晶須、氧化鋅晶須的混合物。

其中，所述脂肪族胺化合物為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺、3，3’-亞氨基雙（丙基胺）、聚氧化丙烯二胺和聚氧化丙烯三胺的混合物。

其中，所述的熱塑性樹(shù)脂為聚烯烴、聚酯、聚酰胺的混合物。

其中，所述增強(qiáng)纖維組分為玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、有機(jī)纖維、金屬纖維中的混合物。

一種制備所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：

（1）按上述配方稱取環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、增強(qiáng)纖維組分、脂肪族胺化合物、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑，備用；

（2）將環(huán)氧樹(shù)脂、丁基橡膠、粉末狀填料、熱塑性樹(shù)脂、脂肪族胺化合物分別放入球磨機(jī)中球磨1.8小時(shí)，然后混合，得混合粉末；

（3）將步驟（3）所得的混合粉末放于反應(yīng)釜中，預(yù)熱至52℃，加入所述增強(qiáng)纖維組分，加熱至295℃，開(kāi)機(jī)攪拌裝置，攪拌速度控制在70r/min，攪拌時(shí)間為45分鐘，然后加入抗氧化劑、光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑，抽真空，繼續(xù)攪拌35分鐘，冷卻至常溫，即可得到所述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的復(fù)合材料。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。