风能作为一种清洁的可再生能源,其开发潜力已被各国所认可。叶片是风力发电机组(简称风电叶片)有效捕获风能的关键部件。在发电机功率确定的条件下,如何提高发电效率以获取更大的风能,一直是风力发电追求的目标,而捕风能力的提高与叶片尺寸密切相关,而叶片尺寸的大小则主要依赖于制造叶片的材料,目前叶片的材料体系有基体材料、增强材料和夹心材料。环氧树脂由于其优异的力学性能、粘结性能、低收缩率、低粘度等优点,被广泛用做叶片基体材料。
随着科学技术的发展以及海上风能项目的开发,海上风电发展十分迅速。安装在海上的叶片要经受空气中盐水和Cl-,通过人工加速老化来模拟海洋大气环境对叶片材料性能的影响,评估海洋环境下叶片材料的耐久性,可以为叶片结构设计、叶片材料的研发和寿命的预估提供依据。
目前,国内外专家学者研究了盐雾对热固性树脂基体复合材料性能的影响,在盐雾环境下树脂化学性质基本稳定,但在长时间的盐水浸泡下,水分子对树脂基复合材料起到了增塑作用,因此韧性提高,其它力学强度、模量下降,电性能衰减严重。但是这些研究都是针对环氧树脂基复合材料而言,对于盐雾环境下树脂性能的变化以及变化的机理的报道并不多。
本文通过对盐雾老化后树脂浇铸体的玻璃化转变温度、力学性能分析和红外光谱分析,得到了盐雾老化对树脂性能的影响,并研究了产生这些影响的机理。
1、实验部分
1. 1试验原材料和浇铸体制备
本文所用树脂为美国陶氏化学公司提供的风电叶片专用760E/766 H环氧树脂体系,其中,760E为树脂,766H为固化剂,树脂和固化剂的质量配比为100:32。将环氧树脂和组装好的模具放置烘箱中70℃放置1h,将环氧树脂和固化剂按比例配好,搅拌均匀后放入真空脱泡箱内,当真空度达到—0. 1 MPa后脱泡15min,待脱泡完毕后缓慢放气,将胶液引流注入浇铸体模具中,然后再将浇铸体模具放人真空脱泡箱脱泡15min,将脱好泡的浇铸体放入烘箱中按70℃/5 h+25℃/12 h的固化工艺进行加热固化。
1.2盐雾老化试验
试验设备为高铁检测仪器(中国)有限公司生产的GT-7004-L盐水喷雾试验机;盐雾试验参照GB-T 10125-1997进行。为了较好地模拟海洋大气环境,采用中性盐雾条件,试验溶液为质量分数10%的分析纯NaCl的水溶液,试验温度为35℃。连续喷雾50天.每隔10天取一组样。
1.3 DSC分析
试验设备为德国NETZSCH公司生产的STA449C型差示扫描量热仪(DSC)。试验条件:测试时的升温速率为10℃/min,温度范围为30一30090,在氮气气氛下进行。
1.4红外光谱分析
红外光谱分析采用傅里叶变换红外光谱仪,美国热电一尼高力仪器公司,型号:Nicolet 380,实验环境:温度为25℃,湿度为60%,采用压片法取样。
1.5静态力学分析
树脂浇铸体的拉伸、弯曲性能使用美特斯工作系统(中国)有限公司生产的CMT5105型电子式万能材料试验机进行测试。拉伸、弯曲过程加载速度为2mm/min,分别按国标GB/T2568-1995和GB/T2570-1995实验方法测试,每组式样8个,取平均值。
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