本发明涉及风力发电罩体材料
技术领域：
，具体涉及风力发电罩体用高强度复合材料及其应用。
背景技术：
：随着新能源技术的发展，风能多年来一直是世界各国可再生能源研究的重点。风能的利用形式中，风力发电技术最成熟、最具商业化开发前景。大规模利用风力发电也是减少有害气体排放量的有效措施之一，具有很好的环保效益。罩体是风力发电机中最基础和最关键的防护部件，随着近年来风力发电技术发展，风力发电设备应用更加广泛，其大型化的发展趋势也带来了维护方面上的巨大挑战，另外加上风力发电设备长期处于暴晒、风雪、雷雨等的恶劣的野外环境中,使其易发生多种机械(结构振动变形开裂等)或电气故障问题，因此，风力发电设备所用的罩体材料在将来的应用中需要达到高强、耐老化等多方面性能要求，这使得新材料的发展变得尤为迫切。已知的技术是，风机罩体材料普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯(环氧)树脂，其中，罩体制造时玻璃纤维会被吸入呼吸道，对人体造成很大的伤害，且在2017年10月，世界卫生组织国际癌症研究机构已公布将玻璃纤维列入致癌物清单中，另外玻璃纤维增强聚酯树脂一般都添加了苯乙烯作为稀释剂，苯乙烯容易挥发，人体长期吸入苯乙烯会导致生殖系统病变，上述物质的存在都会对环境和工作人员产生极大的危害。同时，聚酯树脂和环氧树脂等材料均具有不可再生利用的缺点，因此，需要改善。公开号为cn108690330a的专利申请，公开了一种风力发电设备专用轻质复合材料，其按重量份数计，将80～100份环氧乙烯基树脂，8～10份固化剂，20～30份改性玻璃微珠，10～20份改性短切中空碳纤维，10～20份中空聚合物微球，3～5份干性油，2～3份稀土，3～5份低熔点合金置于混料机中，于转速为200～300r/min条件下，搅拌混合40～60min，得混合浆料，接着向模具表面喷洒甲基硅油，随后将混合浆料注入模具中，于温度为150～165℃条件下，加热固化，待混合浆料完全固化后，脱模即得。该种复合材料具有力学强度较差，拉伸强度低于70mpa，冲击强度低于30kj/m2，难以满足实际需求。没有哪一种材料是完美的，不完美所以才有进步的空间。未来，在众多研发技术人员的共同努力下一定会有更多新材料涌现，而聚合物基复合材料也一定会发挥其更大的作用。科技推动社会发展，而材料则改变这个世界。技术实现要素：针对以上问题，本发明提供了一种风力发电罩体用高强度复合材料。为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：风力发电罩体用高强度复合材料，由以下按重量份数计的原料组成：酚酞侧基聚醚酮47-61份；双酚a型聚砜20-35份；聚芳基乙炔基16-26份；糠酮醛树脂8-18份；水化硅酸钙2-10份；凯芙拉纤维20-30份；毛竹纤维25-35份；坡缕石粉末5-12份；笼型聚倍半硅氧烷1.5-4份；偶联剂1-3份；相容剂1-2份；抗氧剂0.3-1份；上述偶联剂为铝锆偶联剂和铝酸酯偶联剂的组合物。进一步地，上述复合材料由以下按重量份数计的原料组成：酚酞侧基聚醚酮47份；双酚a型聚砜20份；聚芳基乙炔基16份；糠酮醛树脂8份；水化硅酸钙2份；凯芙拉纤维20份；毛竹纤维25份；坡缕石粉末5份；笼型聚倍半硅氧烷1.5份；偶联剂1份；相容剂1份；抗氧剂0.3份；上述偶联剂为tl-2b铝锆偶联剂、防沉降性铝酸酯asa两种成分按照质量比4:3合并得到的。优选地，上述相容剂采用马来酸酐接枝sebs。优选地，上述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168三种成分按照质量比2:3:1合并得到的。进一步地，上述复合材料的制备方法如下：步骤1：按照上述重量份称取原料；步骤2：取凯芙拉纤维均分短切至15μm、45μm、70μm混匀得纤维组份a，取毛竹纤维均分短切至10μm、45μm、80μm混匀得纤维组份b，并对短切后的毛竹纤维进行表面溅射放电处理，溅射电压为300v，气压为3mtorr，电流密度为35ma/cm，完毕后混匀纤维组份a和纤维组份b得纤维组份c；步骤3：对原料中的酚酞侧基聚醚酮、双酚a型聚砜、聚芳基乙炔基、糠酮醛树脂、水化硅酸钙、坡缕石粉末、笼型聚倍半硅氧烷、偶联剂、相容剂、抗氧剂进行混料处理，得到共混物料；步骤4：将步骤3中熔融的共混物料浸渍连续纤维组份c，加热熔融后即得。进一步地，上述复合材料由以下按重量份数计的原料组成：酚酞侧基聚醚酮61份；双酚a型聚砜35份；聚芳基乙炔基26份；糠酮醛树脂18份；水化硅酸钙10份；凯芙拉纤维30份；毛竹纤维35份；坡缕石粉末12份；笼型聚倍半硅氧烷4份；偶联剂3份；相容剂2份；抗氧剂1份；上述偶联剂为tl-2b铝锆偶联剂、防沉降性铝酸酯asa两种成分按照质量比6:5合并得到的。优选地，上述相容剂为马来酸酐接枝sebs、马来酸酐接枝abs两种成分按照质量比1.5:1合并得到的。优选地，上述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168三种成分按照质量比4:5:3合并得到的。进一步地，上述复合材料的制备方法如下：步骤1：按照所述重量份称取原料；步骤2：取凯芙拉纤维均分短切至35μm、65μm、90μm混匀得纤维组份a；取毛竹纤维均分短切至30μm、65μm、100μm混匀得纤维组份b，并对短切后的毛竹纤维进行表面溅射放电处理，溅射电压为450v，气压为5mtorr，电流密度为15ma/cm，完毕后混匀纤维组份a和纤维组份b得纤维组份c；步骤3：对原料中的酚酞侧基聚醚酮、双酚a型聚砜、聚芳基乙炔基、糠酮醛树脂、水化硅酸钙、坡缕石粉末、笼型聚倍半硅氧烷、偶联剂、相容剂、抗氧剂进行混料处理，得到共混物料；步骤4：将步骤3中熔融的共混物料浸渍连续纤维组份c，加热熔融后即得。更进一步地，上述风力发电罩体用高强度复合材料可在整流罩和机舱罩中的进行应用。本发明具有如下的有益效果：(1)本发明的复合材料机械性能优良，受力分散均匀，结构尺寸稳定，具有较高的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性以及弹性模量，耐冲击撞击，采用该种材料制得的产品表面巴柯尔硬度高，可达45以上，且具有较为适中的断裂伸长率，耐划痕抗折弯；(2)本发明的复合材料环境适应能力强，耐炎热、酷寒、辐照及腐蚀，且长时间浸入水中，不会出现软化、皱纹、起泡、开裂、溶解、溶剂浸入等不良现象，强度性能保留率平均可达92％以上；在人工耐老化加速试验中，材料试品长时间不会出现变色、龟裂及粉化等明显老化现象，强度性能保留率平均可达87％以上；(3)本发明的复合材料阻燃性好，在ul94燃烧测试标准中可达v-0级别；另外，该种复合材料具有良好的电磁屏蔽性和隔音性，降低了电磁波能量的内外干扰，同时也减少了噪音污染，提高了风力发电设备的应用性。具体实施方式下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。实施例中的所有原料及其制取成份均可通过公开的市售渠道获得；其中，毛竹纤维产自浙江萧山；偶联剂由广州市龙凯化工有限公司生产；相容剂由佳易容相容剂江苏有限公司生产；抗氧剂由北京加成助剂研究所生产。实施例1本实施例涉及一种风力发电罩体用高强度复合材料，该种复合材料由以下按重量份数计的原料组成：酚酞侧基聚醚酮47份；双酚a型聚砜20份；聚芳基乙炔基16份；糠酮醛树脂8份；水化硅酸钙2份；凯芙拉纤维20份；毛竹纤维25份；坡缕石粉末5份；笼型聚倍半硅氧烷1.5份；偶联剂1份；相容剂1份；抗氧剂0.3份；本实施例中偶联剂、相容剂以及抗氧剂的选用及制取如下表1所示：表1本实施例中复合材料的制备方法大体按照以下步骤进行：步骤1：按照上述重量份称取所需原料，并对收集到的原料进行烘干处理；步骤2：取凯芙拉纤维均分短切至15μm、45μm、70μm混匀得纤维组份a，取毛竹纤维均分短切至10μm、45μm、80μm混匀得纤维组份b，并对短切后的毛竹纤维进行表面溅射放电处理，其中，溅射放电的溅射电压为300v，气压为3mtorr，电流密度为35ma/cm，完毕后混匀纤维组份a和纤维组份b得纤维组份c；步骤3：将上述原料中的酚酞侧基聚醚酮、双酚a型聚砜、聚芳基乙炔基、糠酮醛树脂、水化硅酸钙、坡缕石粉末、笼型聚倍半硅氧烷、偶联剂、相容剂、抗氧剂加入到高速混合机中进行混料处理，得到共混物料；步骤4：将步骤3中熔融的共混物料浸渍连续纤维组份c，加热熔融后即得本发明的材料。实施例2本实施例涉及一种风力发电罩体用高强度复合材料，该种复合材料由以下按重量份数计的原料组成：酚酞侧基聚醚酮50份；双酚a型聚砜25份；聚芳基乙炔基18份；糠酮醛树脂10份；水化硅酸钙4份；凯芙拉纤维22份；毛竹纤维27份；坡缕石粉末6份；笼型聚倍半硅氧烷2份；偶联剂1.5份；相容剂1.2份；抗氧剂0.5份；本实施例中偶联剂、相容剂以及抗氧剂的选用及制取如下表2所示：表2本实施例中复合材料的制备方法大体按照以下步骤进行：步骤1：按照上述重量份称取所需原料，并对收集到的原料进行烘干处理；步骤2：取凯芙拉纤维均分短切至20μm、50μm、75μm混匀得纤维组份a，取毛竹纤维均分短切至15μm、50μm、85μm混匀得纤维组份b，并对短切后的毛竹纤维进行表面溅射放电处理，其中，溅射放电的溅射电压为350v，气压为3.5mtorr，电流密度为30ma/cm，完毕后混匀纤维组份a和纤维组份b得纤维组份c；步骤3：将上述原料中的酚酞侧基聚醚酮、双酚a型聚砜、聚芳基乙炔基、糠酮醛树脂、水化硅酸钙、坡缕石粉末、笼型聚倍半硅氧烷、偶联剂、相容剂、抗氧剂加入到高速混合机中进行混料处理，得到共混物料；步骤4：将步骤3中熔融的共混物料浸渍连续纤维组份c，加热熔融后即得本发明的材料。实施例3本实施例涉及一种风力发电罩体用高强度复合材料，该种复合材料由以下按重量份数计的原料组成：酚酞侧基聚醚酮54份；双酚a型聚砜28份；聚芳基乙炔基21份；糠酮醛树脂12份；水化硅酸钙6份；凯芙拉纤维25份；毛竹纤维29份；坡缕石粉末8份；笼型聚倍半硅氧烷3份；偶联剂2份；相容剂1.5份；抗氧剂0.7份；本实施例中偶联剂、相容剂以及抗氧剂的选用及制取如下表3所示：表3本实施例中复合材料的制备方法大体按照以下步骤进行：步骤1：按照上述重量份称取所需原料，并对收集到的原料进行烘干处理；步骤2：取凯芙拉纤维均分短切至25μm、55μm、80μm混匀得纤维组份a，取毛竹纤维均分短切至20μm、55μm、90μm混匀得纤维组份b，并对短切后的毛竹纤维进行表面溅射放电处理，其中，溅射放电的溅射电压为400v，气压为4mtorr，电流密度为25ma/cm，完毕后混匀纤维组份a和纤维组份b得纤维组份c；步骤3：将上述原料中的酚酞侧基聚醚酮、双酚a型聚砜、聚芳基乙炔基、糠酮醛树脂、水化硅酸钙、坡缕石粉末、笼型聚倍半硅氧烷、偶联剂、相容剂、抗氧剂加入到高速混合机中进行混料处理，得到共混物料；步骤4：将步骤3中熔融的共混物料浸渍连续纤维组份c，加热熔融后即得本发明的材料。实施例4本实施例涉及一种风力发电罩体用高强度复合材料，该种复合材料由以下按重量份数计的原料组成：酚酞侧基聚醚酮58份；双酚a型聚砜31份；聚芳基乙炔基24份；糠酮醛树脂16份；水化硅酸钙8份；凯芙拉纤维28份；毛竹纤维31份；坡缕石粉末10份；笼型聚倍半硅氧烷3.5份；偶联剂2.5份；相容剂1.8份；抗氧剂0.9份；本实施例中偶联剂、相容剂以及抗氧剂的选用及制取如下表4所示：表4本实施例中复合材料的制备方法大体按照以下步骤进行：步骤1：按照上述重量份称取所需原料，并对收集到的原料进行烘干处理；步骤2：取凯芙拉纤维均分短切至30μm、60μm、85μm混匀得纤维组份a，取毛竹纤维均分短切至25μm、60μm、95μm混匀得纤维组份b，并对短切后的毛竹纤维进行表面溅射放电处理，其中，溅射放电的溅射电压为400v，气压为4.5mtorr，电流密度为20ma/cm，完毕后混匀纤维组份a和纤维组份b得纤维组份c；步骤3：将上述原料中的酚酞侧基聚醚酮、双酚a型聚砜、聚芳基乙炔基、糠酮醛树脂、水化硅酸钙、坡缕石粉末、笼型聚倍半硅氧烷、偶联剂、相容剂、抗氧剂加入到高速混合机中进行混料处理，得到共混物料；步骤4：将步骤3中熔融的共混物料浸渍连续纤维组份c，加热熔融后即得本发明的材料。实施例5本实施例涉及一种风力发电罩体用高强度复合材料，该种复合材料由以下按重量份数计的原料组成：酚酞侧基聚醚酮61份；双酚a型聚砜35份；聚芳基乙炔基26份；糠酮醛树脂18份；水化硅酸钙10份；凯芙拉纤维30份；毛竹纤维35份；坡缕石粉末12份；笼型聚倍半硅氧烷4份；偶联剂3份；相容剂2份；抗氧剂1份；本实施例中偶联剂、相容剂以及抗氧剂的选用及制取如下表5所示：表5本实施例中复合材料的制备方法大体按照以下步骤进行：步骤1：按照上述重量份称取所需原料，并对收集到的原料进行烘干处理；步骤2：取凯芙拉纤维均分短切至35μm、65μm、90μm混匀得纤维组份a；取毛竹纤维均分短切至30μm、65μm、100μm混匀得纤维组份b，并对短切后的毛竹纤维进行表面溅射放电处理，其中，溅射放电的溅射电压为450v，气压为5mtorr，电流密度为15ma/cm，完毕后混匀纤维组份a和纤维组份b得纤维组份c；步骤3：将上述原料中的酚酞侧基聚醚酮、双酚a型聚砜、聚芳基乙炔基、糠酮醛树脂、水化硅酸钙、坡缕石粉末、笼型聚倍半硅氧烷、偶联剂、相容剂、抗氧剂加入到高速混合机中进行混料处理，得到共混物料；步骤4：将步骤3中熔融的共混物料浸渍连续纤维组份c，加热熔融后即得本发明的材料。对比例组下表6中“-”表示实施例1-5中某种成分的减少使用；表6成分/重量份对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5酚酞侧基聚醚酮4750545861双酚a型聚砜20252831-聚芳基乙炔基1618---糠酮醛树脂810121618水化硅酸钙246810凯芙拉纤维2022252830毛竹纤维252729--坡缕石粉末5----笼型聚倍半硅氧烷-----偶联剂11.522.53相容剂11.21.51.82抗氧剂0.30.50.70.91对比例6本对比例涉及一种风力发电罩体用复合材料，其相对于实施例1仅存在偶联剂成分的不同；本对比例中偶联剂的成分为：tl-2b铝锆偶联剂单成分。对比例7本对比例涉及一种风力发电罩体用复合材料，其相对于实施例2仅存在相容剂成分的不同；本对比例中相容剂的成分为：恶唑啉接枝ps单成分。对比例8本对比例涉及一种风力发电罩体用复合材料，其相对于实施例3仅存在抗氧剂成分的含量不同；本对比例中抗氧剂的成分及其含量为：抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168三种成分按照质量比1:1:1合并得到。对比例9本对比例涉及一种风力发电罩体用复合材料，其相对于实施例4仅存在材料制备方法的不同；本对比例复合材料的制备方法如下：步骤1：按照上述重量份称取所需原料，并对收集到的原料进行烘干处理；步骤2：取凯芙拉纤维短切至30μm得纤维组份a；取毛竹纤维均分短切至25μm得纤维组份b，并对其进行表面溅射放电处理，其中，溅射放电的溅射电压为400v，气压为4.5mtorr，电流密度为20ma/cm，完毕后混匀纤维组份a和纤维组份b得纤维组份c；步骤3：将上述原料中的酚酞侧基聚醚酮、双酚a型聚砜、聚芳基乙炔基、糠酮醛树脂、水化硅酸钙、坡缕石粉末、笼型聚倍半硅氧烷、偶联剂、相容剂、抗氧剂加入到高速混合机中进行混料处理，得到共混物料；步骤4：将步骤3中熔融的共混物料浸渍连续纤维组份c，加热熔融后即得本发明的材料。对比例10公开号为cn108690330a公开的一种风力发电设备专用轻质复合材料，其按重量份数计，包括80～100份环氧乙烯基树脂，8～10份固化剂，20～30份改性玻璃微珠，10～20份改性短切中空碳纤维，10～20份中空聚合物微球，3～5份干性油，2～3份稀土。性能测试对上述实施例1-5以及对比例1-10制取的复合材料进行如下的性能项目检测，检测标准如下，测定结果记录于下表7中；①拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率按gb/t1447测定，拉伸强度单位mpa,拉伸弹性模量单位gpa,断裂伸长率单位％；②弯曲强度和弯曲弹性模量按gb/t1449测定，弯曲强度单位mpa,弯曲弹性模量单位gpa；③冲击韧性按gb/t1451测定，冲击方向垂直布层，单位kj/m2；④加速耐老化性按gb/t16422测定，总辐照能量不低于3.5×106kj/m2，单位h；⑤电磁屏蔽性按gb/t32511测定，测试电磁波频率区间有[30mhz,230mhz]以及(230mhz,1ghz]，单位db；⑥空气声计权隔声量：按gb/t75的规定进行测试(90mm材料试板)，单位db。表7由上表7测试结果分析得出：本发明的风力发电罩体用高强度复合材料各项性能比各对比例中的表现更加优异全面，综合性能优良，无明显短板，发明人在通过对复合材料选用原料及制备工艺的整体性优化改进，大大改善了材料的机械力学性能以及环境适应性能，应用性显著提升，原料间的协同作用使其在强度、韧性、弹性、耐老化性、屏蔽性、隔音性等方面上均得到了前所未有的提升，因此该种复合材料可广泛应用于各个领域，制得的产品具有多样化，且尺寸稳定性及一致性好，使用寿命长，安全可靠，环保无害，可回收循环利用，能够大大满足市场对复合材料的迫切需求，应用前景广阔。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12