無脫模布玻纖拉擠板在風電葉片應用研究

譚伯楊，閆美娟

（明陽智慧能源集團股份公司，中山 528437）

0 前言

風電葉片主梁在葉片結構中作為主要承力部件［1-4］，其生產制造的原材料質量穩(wěn)定性尤其重要。在拉擠板生產過程中，需在樹脂中添加內脫模劑以改善其生產工藝性［5］。內脫模劑在樹脂固化過程中，會逐漸潛移或殘留在拉擠板表面［6］。通常在其表面增加一層脫模布，以避免過多內脫模劑在拉擠板表面殘留。但脫模布的使用會給產品帶來脫粘、夾嵌、殘留等質量問題，加大了拉擠板生產和葉片制造的難度，同時增加了葉片制造成本，帶來大量固廢。

近年來，開發(fā)的一款通過去除脂類內脫模劑，達到免除脫模布的拉擠板產品，可以避免脫模布帶來的質量問題，同時降低生產難度和材料成本。本文研究了無脫模布玻纖拉擠板的性能，以評估在風電葉片主梁上使用的風險，主要通過拉擠板本體靜態(tài)力學性能、界面性能和彎曲疲勞性能等指標進行評價。

1 實驗部分

1.1 原料

帶脫模布/無脫模布玻纖拉擠板：振石集團華美新材料有限公司；

環(huán)氧樹脂LT5078A/B-3：惠柏新材料科技（上海）股份有限公司；

玻纖織物E8-UD1250和E-BIAX200-390：浙江恒石纖維基業(yè)有限公司；

另有導流網(wǎng)、脫模布、密封膠帶及VAP透氣膜等灌注輔材自制。

1.2 儀器設備

萬能試驗機：INSTRON 3369

疲勞試驗機：MTS 370

1.3 測試標準

ISO 527 Plastics-Determination of tensile properties 塑料 拉伸性能的測定；

ISO14126 Fibre-reinforced plastic composites-Determination of compressive properties in the by inplane direction 纖維增強塑料復合材料 平面壓縮性能的測定；

ISO14125 Fibre-reinforced plastic composites-Determination of flexural properties纖維增強塑料復合材料 彎曲性能的測定；

ISO14130 Fibre-reinforced plastic composites-Determination of apparent interlaminar shear strength by short -beam method纖維增強塑料復合材料 短試片法測定表觀層間剪切強度；

ASTM D7078 Standard Test Method for Shear Properties of Composite Materials by V-Notched Rail Shear Method 復合材料V型缺口剪切性能測試標準方法；

ISO 13003 Fibre-reinforced plastic composites-Determination of fatigue properties under cyclic loading conditions 纖維增強塑料 循環(huán)載荷條件下疲勞性能的測定；

GB/T 7124 膠粘劑 拉伸剪切強度的測定（剛性材料對剛性材料）。

1.4 本體靜態(tài)測試

通過測試對比帶脫模布玻纖拉擠板和無脫模布玻纖拉擠板的本體性能，以評估兩者的靜態(tài)性能差異，具體測試項目如表1：

表1 拉擠板本體靜態(tài)測試項目

1.5 拉擠板界面測試和彎曲疲勞測試

通過對比帶脫模布玻纖拉擠板和無脫模布玻纖拉擠板的界面測試和彎曲疲勞測試，以評估兩者界面性能的差異，具體測試項目如表2：

表2 拉擠板界面測試和彎曲疲勞測試

2 測試結果及分析

2.1 拉擠板本體靜態(tài)測試

帶脫模布玻纖拉擠板和無脫模布玻纖拉擠板的本體性能測試結果如表3：

表3 本體性能測試結果

由表3可知，帶脫模布玻纖拉擠板和無脫模布玻纖拉擠板本體性能相當，無明顯下降或提高的趨勢，說明通過去除內脫模劑對拉擠板本體性能影響不大。

2.2 拉擠板層間靜測試

帶脫模布玻纖拉擠板和無脫模布玻纖拉擠板的層間性能測試結果如表4：

表4 層間性能測試結果

由表4可知，帶脫模布玻纖拉擠板和無脫模布玻纖拉擠板層間性能相當，無明顯下降或提高的趨勢。雖然無脫模布玻纖拉擠板去除了脫模布，層間結合面積減少，一定程度會減弱層間的結合力，但通過去除內脫模劑，降低了內脫模劑對界面結合力的削弱，故去除脫模布后玻纖拉擠板層間依然保持良好的結合。

2.3 拉擠板彎曲疲勞測試

帶脫模布玻纖拉擠板和無脫模布玻纖拉擠板的彎曲疲勞測試結果如表5：

表5 彎曲疲勞測試結果

帶脫模布玻纖拉擠板彎曲疲勞測試樣件破壞圖片如圖1，無脫模布玻纖拉擠板彎曲疲勞測試樣件破壞圖片如圖2：

圖1 帶脫模布玻纖拉擠板破壞形式

圖2 無脫模布玻纖拉擠板破壞形式

由表5可知，無脫模布玻纖拉擠板相對帶脫模布玻纖拉擠板彎曲疲勞M值有所下降，但同一應力水平循環(huán)次數(shù)相對更高。

由圖1和圖2可知，從破壞形式看，彎曲疲勞主要破壞形式為第一層拉擠板的壓縮破壞和第二次拉擠板的拉伸破壞。說明玻纖拉擠板多層組合時，彎曲疲勞的破壞主要取決于拉擠板本體的拉伸和壓縮疲勞強度。

3 結論

無脫模布玻纖拉擠板相較帶脫模布玻纖拉擠板性能無明顯下降的趨勢，在風電葉片主梁上應用的風險較低，在葉片廣泛推廣尚待全尺寸葉片的測試驗證。未來在成本和環(huán)保雙重壓力下，無脫模布玻纖拉擠板在風電葉片上的應用具有廣闊的發(fā)展空間。