专利名称：：一种风力发电环氧树脂专用料的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种风力发电用环氧树脂专用料
背景技术：
：随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风电设备将成为国内环氧树脂未来的大市场。风力发电装置最关键、最核心的部分是叶片，叶片的设计和采用的材料决定风力发电装置的性能和功率，也决定风力发电机组的成本。复合材料在风力发电上的应用，实际上主要就是在风力发电转子叶片上的应用。风力发电转子叶片占风力发电整个装置成本的15%_20%，制造叶片的材料工艺对其成本有决定性，因此，材料的选择对风力发电转子叶片十分重要。风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构。结构上分三个部分。(1)根部材料一般为金属结构；(2)外壳一般为玻璃钢；(3)龙骨(加强筋或加强框)一般为玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料。电转子叶片用的材料根据叶片长度不同而选用不同的复合材料，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂和碳纤维增强环氧树脂。从性能来讲碳纤维增强环氧树脂最好，玻璃纤维增强环氧树脂次之。风力发电随叶片长度的增加，要求提高使用材料的性能以减轻叶片的质量。同样是34米长的叶片，采用玻璃纤维增强聚酯树脂质量为5800公斤，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200公斤，采用碳纤维增强环氧树脂时质量为3800公斤。因此叶片材料发展的趋势是采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，特别是随功率的增大、叶片长度的增加，更要求采用碳纤维增强环氧树脂复合材料。玻璃纤维增强聚酯树脂只是在叶片长度较小时采用。表l为叶片不同长度时采用的材料与质量的关系。纤维增强复合材料因具有粘度小，流动性好，轻质高强、抗疲劳性能好、减振性好、破损安全性好、耐化学腐蚀性、成型工艺性能优越、热导率低、线膨胀系数小等优点，发展前景最好。以环氧树脂为基体用作纤维增强复合材料，除具有以上优点外，还具有机械性能更优良(弯曲强度可达2000-4000MPa)、粘接性好、固化温度低、风电设备的成本低、抗疲劳性能更好、固化收縮率小、产品尺寸稳定性更好、不易形变等特点。表2为不同浇铸体力学性能测试结果。因而在高强度复合材料领域得到广泛应用。表1叶片长度和质量的关系<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>[oooe]表2力学性能测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>但环氧树脂用于风电设备作碳纤维增强复合材料仍存在使用过程中粘度大、浸透性差、耐紫外线辐射差、常温下可使时间短等缺陷。
发明内容本发明在于提供一风力发电用环氧树脂专用料，使之用于风力发电叶片作纤维增强复合材料在使用过程中粘度适宜、浸透性好、常温下可使时间长、中温固化速度快，克服现有技术中存在的缺陷。—种风力发电用环氧树脂专用料由环氧树脂、稀释剂、固化剂按如下重量份数组成环氧树脂100份稀释剂520份固化齐U2545份环氧树脂采用双酚F(BPF)、环氧氯丙烷(ECH)为原料，通过在制备过程中加大环氧氯丙烷的用量，控制ECH/BPF的摩尔比为812，反应410小时，反应产物经回收ECH，用溶剂精制处理后，得到粘度为25005000mPa.s环氧树脂产品。稀释剂有活性与非活性两种。非活性稀释剂与树脂相容性好，但它不键合到固化结构中去，与固化物不相容部分在固化过程会被挥发掉。活性稀释剂能键合到固化物结构中去，活性稀释剂又分为单环氧化合物和双环氧化合物两种，单环氧化合物虽然稀释效果好，但会降低固化物的交联密度，降低固化物的性能。为保证稀释效果好，且尽可能提高固化物性能，本发明采用碳十二醇与环氧氯丙烷重量比为1:28，加入催化剂，在50200°C，反应425h制得。固化剂由46碳原子的脂肪族二胺与丁基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、多醇类縮水甘油醚按重量比l:1.55，在3(TC10(TC温度下，反应2IO小时制得。合成环氧树脂所用的溶剂为甲苯或二甲苯或它们的混合物。合成释释剂所用的催化剂为三氟化硼二甲醚络合物或三氟化硼二乙醚络合物或三氟化锑二甲醚络合物或三氟化锑二乙醚络合物，其加入量为碳十二醇质量的0.2%0.5%。该风力发电环氧树脂专用料在常温下可使时间长、粘度低、浸透性好，可方便风力发电叶片的生产；中温下可使时间短，可提高生产效率。以该风力发电环氧树脂专用料作碳纤维增强复合材料制得的复合材料，叶片不同长度时采用的材料与质量的关系见表3。表4为不同浇铸体力学性能测试结果。表3叶片长度和质量的关系<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表4力学性能测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实施例1、按环氧树脂的重量份数100份、稀释剂的重量份数10份、固化剂的重量份数35份制得风力发电用环氧树脂专用料；其中环氧树脂采用双酚F(BPF)、环氧氯丙烷(ECH)为原料，ECH/BPF的摩尔比为8.0，反应4h，产物经回收ECH，用溶剂精制处理后，得到产品粘度为4250mPa.s;稀释剂为碳十二醇与环氧氯丙烷重量比为1:2.l，加入催化剂三氟化硼二甲醚络合物，其加入量为碳十二醇质量的0.3%，在50°C反应6h制得；固化剂由1，6-己二胺和正丁基縮水甘油醚按重量比1:1.5，在6(TC温度下反应4h制得。该风力发电环氧树脂专用料在常温下可使用时间长达8小时，中温下(60°C)在30min内快速固化。以该风力发电环氧树脂专用料作碳纤维增强复合材料制得的复合材料，其浇铸体力学性能测试结果。表5实例1浇铸体力学性能测试结果测试指标拉伸强度/MPa65k4申i莫量/MPa3200弯曲强度/MPa108弯曲k量/MPa3300延伸率/%3.5实施例25操作方法与实施例1相同，例2:按环氧树脂的重量份数100份、稀释剂的重量份数分别为15份、20份、10份、5份，固化剂的重量份数分别为35份、30份、25份、45份的配比制备环氧树脂专用料；环氧树脂、稀释剂、固化剂反应条件见下表6。表6:实施例25环氧树脂、稀释剂、固化剂的合成条件环氧树脂合成条件稀释剂合成条件固化剂合成条件反应反应甘油醚/'二反应反应实施例ECH/BPF反应温度反应时间ECH/C12温度时间胺温度时间(mol)(。c)(h)(mol)(。c)(h)(。c)(h)286042.55041.550231060646062.550441060867084606512601288010510010(注:实施例中甘油醚,/1，6-己二.胺分别为正丁基縮水甘油醚/1，6_己二胺，苯基縮水甘油醚/1，6-己二胺，对叔丁基苯基縮水甘油醚/1，4-丁二胺，苯基縮水甘油醚/1，4_丁二胺；实施例25固化剂合成中所使用催化剂分别为三氟化硼二甲醚络合物、三氟化硼二乙醚络合物、三氟化硼二乙醚络合物、三氟化硼二甲醚络合物)以上述实施例25风力发电环氧树脂专用料作碳纤维增强复合材料制得的复合材料，其浇铸体力学性能测试结果表7实例2浇铸体力学性能测试结果测试指标拉伸强度/MPa68k4申i莫量/MPa3350弯曲强度/MPa112弯曲k量/MPa3400延伸率/%3.0表8实例3浇铸体力学性能测试结果测试指标拉伸强度/MPa71拉伸模量/MPa3390弯曲强度/MPa105弯曲i莫量/MPa3100延伸率/%3.3表9实例4浇铸体力学性能测试结果6测试指标拉伸强度/MPa62k4申i莫量/MPa3150弯曲强度/MPa103弯曲k量/MPa3040延伸率/%2.5表10实例5浇铸体力学性能测试结果测试指标拉伸强度/MPa61拉伸模量/MPa3120弯曲强度/MPa101弯曲i莫量/MPa3020延伸率/%2.0权利要求一种风力发电用环氧树脂专用料，其特征在于由环氧树脂、稀释剂、固化剂按如下重量份数组成环氧树脂100份稀释剂5～20份固化剂25～45份环氧树脂采用双酚F(BPF)、环氧氯丙烷(ECH)为原料，控制ECH/BPF的摩尔比为8～12，反应4～10小时，反应产物经回收ECH，用溶剂精制处理后，得到粘度为2500～5000mPa.s环氧树脂产品；稀释剂采用碳十二醇与环氧氯丙烷重量比为1∶2～8，加入催化剂，在50～200℃，反应4～25h制得；固化剂由4～6碳原子的脂肪族二胺与丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、多醇类缩水甘油醚按重量比1∶1.5～5，在30℃～100℃温度下，反应2～10小时制得。2.根据权利要求1所述的风力发电用环氧树脂专用料，其特征在于合成环氧树脂所用的溶剂为甲苯或二甲苯或它们的混合物。3.根据权利要求1所述的风力发电用环氧树脂专用料，其特征在于合成释释剂所用的催化剂为三氟化硼二甲醚络合物或三氟化硼二乙醚络合物或三氟化锑二甲醚络合物或三氟化锑二乙醚络合物，其加入量为碳十二醇质量的0.2%0.5%。全文摘要本发明提供了一种风力发电用环氧树脂专用料，由环氧树脂100份、稀释剂5～20份、固化剂25～45份的重量份数组成。该风力发电环氧树脂专用料在常温下可使时间长、粘度低、浸透性好，可方便风力发电叶片的生产；中温下可使时间短，可提高生产效率。文档编号F03D3/06GK101712748SQ20081014307公开日2010年5月26日申请日期2008年10月6日优先权日2008年10月6日发明者任六波,刘岳辉,唐光斌,喻林,张晖,李婧婧,段军飞,胡葵香申请人:中国石油化工集团公司