環氧樹脂FRP紫外老化性能測試分析

鄧樹斌，黃有慧

(東方電氣(天津)風電葉片工程有限公司 天津300480)

0 引 言

風電葉片設計可使用壽命是 20年，環氧樹脂是最常見的風電葉片原材料，因為相對于不飽和聚酯樹脂和乙烯基樹脂，環氧樹脂具有更小的固化收縮，同時具有更優的耐疲勞性能等[1]。風場環境復雜，環氧樹脂的抗老化能力對于風電葉片產品長期穩定運行至關重要。

目前國內大型風電葉片所用的環氧樹脂的主要供應商有邁圖、巴斯夫和陶氏等跨國公司以及東汽樹脂等大陸企業。其中東汽樹脂的DQ灌注環氧樹脂黏度低、操作時間長、力學性能良好，耐疲勞性能優異，已大批量應用，共生產約 3000套風電葉片并在風場穩定運行[2-3]。東汽樹脂和Hexion樹脂都是具有代表性的產品，通過真空灌注工藝制作樣片[4]，本文對比測試了東汽樹脂體系 DQE-6/DQH-5環氧樹脂和Hexion R135/H137樹脂體系抗紫外老化性能。

1 實驗部分

1.1 原材料及設備

1.1.1 儀器

紫外老化試驗箱QUV-SPRAY，美國Q-lab；恒溫恒濕試驗箱 QTH-1S-D，上海奇珊；萬能試驗機 AGIC 100KN，日本島津。

1.1.2 原材料

玻璃纖維雙軸向織物(Saertex，2AX-800-0440)；玻璃纖維雙軸向織物(Saertex，2AX-1200-0660)；玻璃纖維單軸向織物(Saertex，UD-1250-300)；東汽樹脂體系 DQE-6/DQH-5(100∶30)；Hexion樹脂體系R135/H137(100∶30)。

1.1.3 GFRP樣片的制作

玻璃纖維織物鋪設方式如表 1所示。試樣制取工藝參數：真空灌注，將樹脂體系灌注至玻璃纖維織物中，環境溫度 10℃，固化制度 10℃/24h+70℃/8h，以制得試樣半成品；試樣半成品制作完成后，按照試樣測試標準的要求進行加工切割，然后經過120、240目的砂紙打磨。

表1 玻璃纖維織物鋪設方式Tab.1 Lamination of glass fiber fabrics

1.2 測試實驗

在實驗室內，不同試樣在紫外老化實驗箱中經過3d的紫外老化，測試老化前后的力學性能，用 DQE-6/DQH-5 FRP和Hexion R135/H137樹脂對照實驗。

纖維增強塑料紫外老化測試參照標準GB/T14522—1993，GB/T16422—1996。

2 結果與討論

2.1 紫外老化前性能比較

將不同試樣通過萬能試驗機按照測試標準進行力學性能測試，結果見表2。

表2 紫外老化前性能對比Tab.2 Mechanical property of different samples before ultraviolet aging

2.2 紫外老化3d后前后性能比較

將不同試樣放置在紫外老化試驗箱中 3d，再通過萬能試驗機按照測試標準進行力學性能測試，結果見表3和圖1、圖2。

表3 紫外老化3天后前后性能比較Tab.3 Mechanical property of different samples after ultraviolet aging for 3 days

圖1 紫外老化3天后力學性能對比(1)Fig.1 Mechanical property(1)of different samples after ultraviolet aging for 3 days

圖2 紫外老化3天后力學性能對比(2)Fig.2 Mechanical property(2)of different samples after ultraviolet aging for 3 days

3 結 論

①單向布 0°方向抗拉強度、模量都有所下降，兩種布的抗彎強度明顯上升，其他性能基本保持不變。樣板可能在紫外老化箱內發生老化和后固化多種作用。

②比較Hexion樹脂和DQE-6/DQH-5體系在老化后性能數據沒有明顯的優劣之別，3d的紫外老化沒有使2種樹脂在力學性能上產生明顯差別。