专利名称：一种风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系及其制备方法
技术领域：
本发明涉 及一种工业生产中所需的环氧树脂组合物及其制备方法，具体是一种风 力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系及其制备方法，它特别适合在制造兆瓦级以上风 力发电机叶片时的手糊工艺和真空灌注工艺应用。
背景技术：
回首观望我国风电产业，这些年以连续翻番的速度在增长，这种高歌猛进的增长 速度仍在持续。作为风力发电机的核心部件，叶片的市场潜力巨大，同时，叶片的好坏直接 影响风力发电机组的效率、寿命和性能。风力发电机的叶片主要采用复合材料制备，尤其是 兆瓦级以上的风力发电机叶片，复合材料的叶片用树脂体系是风力发电机叶片制备的关键 材料。长期以来，风力发电机叶片用的树脂体系一直被国外相关大公司垄断，其配方及 制备工艺对外保密，使得我国风力发电机叶片制造企业不得不依赖这些大公司，花费高昂 的价格从这些大公司进口树脂体系。并且，进口树脂体系除了价格高昂外，供应链也相当吃 紧，这在很大程度上影响了我国叶片制造企业的正常生产和利润水平，从而影响和制约我 国风电行业的发展。近两年，部分国内公司和研究所努力攻破国外公司的技术封锁，研发了 用于风力发电机叶片的树脂体系。例如，中国专利文献中的“风力发电机叶片用的环氧树脂 体系及其改性方法”(申请号200910216288. 5，公开号:CN101735570A，
公开日2010年6月 16日)，公布了一种风力发电机叶片用的环氧树脂体系，其性能满足风力发电机叶片所需的 要求。又例如，中国专利文献中的“用于风力发电叶片浇铸工艺的环氧树脂体系”(申请号 200910203656. 2，公开号CN101585956A，
公开日:2009年11月25日)，也公布了另外一种 风力发电机叶片用环氧树脂体系。在公开的这两种环氧树脂体系中，凝胶时间均在2小时 以上。一般缩短环氧树脂体系凝胶时间的同时会使该环氧树脂体系的力学性能和耐疲劳性 能变差。由于风力发电机叶片体积较大，制作工艺时间较长，所用的环氧树脂体系一般需 要拥有较长的可操作时间，即拥有较长的凝胶时间。然而，在风力发电机叶片的生产、使用 过程中，也常常会用到快速固化环氧树脂体系。例如，风力发电机叶片的剪切梁和主梁帽生 产时由于体积相对较小，制作工艺时间短，此时使用普通的叶片用环氧树脂体系由于其凝 胶时间太长将影响到叶片生产的效率及产量而不再适用；或当生产厂家位于北方或者冬天 的时候，由于温度较低，普通的叶片用环氧树脂体系的凝胶时间太长，将影响到叶片生产的 效率及产量而不再适用。目前国内风力发电及叶片在生产和使用过程中用到的快速固化环氧树脂体系仍 为国外公司垄断，对我国叶片制造企业存在较大的制约和影响，风力发电机叶片用快速固 化环氧树脂体系的国产化将会极大地改善现状，提高我国叶片制造企业的经济效益。
发明内容
本发明的目的之一在于针对国外相关大公司对风力发电机叶片用的快速固化环 氧树脂体系的技术封锁，提供一种自主研发的生产成本低并且凝胶时间短的风力发电机叶 片用快速固化环氧树脂体系。本发明的目的之二在于针对上述自主研发的风力发电机叶片用快速固化环氧树 脂体系，提供一种简单易行、操作方便的制备方法。本发明为实现上述目的，采用的技术方案是
一种风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，该快速固化环氧树脂体系由树脂部 分和固化剂部分组成。其中树脂部分由双酚A型环氧树脂和稀释剂组成，或由双酚A型环 氧树脂、双酚F型环氧树脂和稀释剂组成；固化剂部分包括高活性脂肪胺类固化剂、高活性 脂环胺类固化剂和固化促进剂。所述树脂部分原料配比按以下重量比计算
权利要求
1. 一种风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，该快速固化环氧树脂体系由树脂 部分和固化剂部分组成，所述树脂部分由双酚A型环氧树脂和稀释剂组成，或由双酚A型环 氧树脂、双酚F型环氧树脂和稀释剂组成，其原料配比按以下重量比计算双酚A型环氧树 脂60 95份，双酚F型环氧树脂0 30份，稀释剂5 30份；其特征在于所述固化剂部分包括高活性脂肪胺类固化剂、高活性脂环胺类固化剂和固化促进剂， 其原料配比按以下重量比计算
2.根据权利要求1所述风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，其特征在于所 述双酚A型环氧树脂是双酚A型环氧树脂E-44、双酚A型环氧树脂E-51和双酚A型环氧树 脂E-M中的至少一种。
3.根据权利要求1所述风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，其特征在于所 述稀释剂是环氧丙烷、环氧丙烷甲基醚、苯基缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩 水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙二醇二缩水甘油醚、己二醇二 缩水甘油醚和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中至少一种。
4.根据权利要求1所述风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，其特征在于所 述高活性脂肪胺类固化剂是二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、1，6-己二胺、间苯二甲 胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺T403、和三甲基己二胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，其特征在于所 述高活性脂环胺类固化剂是1，3-二 (氨甲基)环己烷、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺和螺环 二胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，其特征在于所 述固化促进剂是胺类固化促进剂、取代脲固化促进剂、咪唑及其盐类固化促进剂、乙酰丙酮 金属盐固化促进剂、三氟化硼胺络合物固化促进剂、复合纳米二氧化钛固化促进剂、酚类固 化促进剂和水杨酸中的至少一种。
7.根据权利要求6所述风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，其特征在于所 述胺类固化促进剂是2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、二 环脒、吡啶和苄基三乙基氯化铵中的至少一种。
8.根据权利要求6所述风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，其特征在 于所述取代脲固化促进剂是N-对氯苯基-N二甲基脲、N-(3，4-二氯苯基)-N'，N' - 二甲基脲、N-(3-苯基，N' - 二甲基脲、N-(4-苯基)-N ‘，N ‘ - 二甲基脲、 2-甲基咪唑脲和硫脲中的至少一种。
9.根据权利要求6所述风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系，其特征在于所 述酚类固化促进剂是苯酚、间苯二酚、邻甲酚、间甲酚、壬基酚和双酚A中的至少一种。
10.一种制备权利要求1所述风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系方法，包括 以下步骤(1)按树脂部分和固化剂部分的原料配比分别备料；准备混合设备；(2)将树脂部分和固化剂部分分别制备①制备树脂部分a)将树脂部分的双酚A型环氧树脂，或双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂加入到 混合设备中，升温至35 75°C并恒温；b)加入稀释剂，在35 75°C持续搅拌，混合均勻，抽真空消除混合料中的大气泡，静置 0. 5小时以上；c)将混合好的树脂部分装入产品容器中，密封，室温保存；②制备固化剂部分(a)将固化剂部分的高活性脂肪胺类固化剂、高活性脂环胺类固化剂和固化促进剂组 分加入到混合设备中，在室温下充分搅拌，混合均勻，静置0. 5小时以上；(b)将混合好的固化剂部分装入产品容器中，密封，室温保存；(3)制备快速固化环氧树脂体系将上述制得的树脂部分和固化剂部分，按树脂部分固化剂部分=100 20 40重量份 的配比混合均勻，即得本快速固化环氧树脂体系。
11.根据权利要求10所述的快速固化环氧树脂体系方法，其特征在于100g本快速固 化环氧树脂体系在23 °C下的凝胶时间为10 60min。
全文摘要
本发明公开一种风力发电机叶片用的快速固化环氧树脂体系及其制备方法。该环氧树脂体系由树脂部分和固化剂部分组成，特征是固化剂部分包括高活性脂肪胺类固化剂、高活性脂环胺类固化剂和固化促进剂，其配比是高活性脂肪胺类高活性脂环胺类固化促进剂=40～8010～505～25(重量份)；快速固化环氧树脂体系按树脂部分固化剂部分=10020～40重量份混合而成。本发明采用高性能、高活性胺类固化剂与促进剂混合使用的方法，在满足风力发电机叶片所需性能的条件下极大地缩短了凝胶时间，100g本环氧树脂体系在23℃下凝胶时间为10～60min，满足兆瓦级以上风力发电机叶片用快速固化环氧树脂体系的应用要求。
文档编号C08L63/02GK102061064SQ201010602588
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者卢毅, 周百能, 杨红, 杨青海, 王萍, 黄赋 申请人:东方电气集团东方汽轮机有限公司