专利名称：一种用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用作粘接风力发电机叶片的结构胶，更特别地说，是指一种适用于粘接1. 5MW及以上风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶及其配制方法。
背景技术：
风力发电是可再生电能最主要的领域，中国风电储能巨大，前景广阔。在风电设备中风力发电机的叶片是极为重要的关键部件，主要结构是由两个复合材料叶片合模粘接而成，粘接的关键技术在于所用的结构胶。对于大型风电叶片的制造，一般均采用与叶片复合材料相匹配的专用环氧结构胶。近几年我国风能市场发展迅速，风力发电机组的容量和叶片尺寸不断增大，对结构胶性能的要求也越来越高。我国是环氧结构胶的生产和使用大国， 进口和国产的叶片专用环氧结构胶已经规模化应用，但是从实际使用的效果看，在叶片生产和运转过程中，粘接部分经常容易出现裂纹和开裂现象，严重影响了叶片使用的安全性和寿命，出现这些问题的主要原因是结构胶的韧性、耐疲劳性能、抗裂纹扩展性能等达不到叶片，尤其是兆瓦级风力发电机叶片长期使用的要求，导致在叶片变形较大或在低温环境运行时由于应力集中而导致胶接处产生破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于风力发电机叶片合模的碳纳米管增强环氧树脂结构胶及其制备方法，以克服目前结构胶的缺点，本发明的结构胶具有良好的触变性和浸润性，且适用期长，在60°C 70°C下固化后，耐热性和抗冲击性能优异，剪切强度、剥离强度高，而且在低温下依然能保持较高的韧性，能够有效防止应力集中和疲劳载荷引起的裂纹形成和裂纹扩展问题，满足兆瓦级风机叶片配套用结构胶在工艺性和性能等方面的各项要求。在满足工艺性要求的前提下，具有提供一种具有高强度、高韧性、耐疲劳的环氧树脂结构胶，提高大型风电叶片的使用可靠性，延长使用寿命。本发明是一种制备用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶的方法， 其特征在于包括有下列步骤第一步制树脂主剂按照配制100重量份的树脂主剂称取35 75重量份的双酚F环氧树脂、5 10 重量份的双酚A环氧树脂、5 10重量份的气相二氧化硅、10 15重量份的石英粉、1 5 重量份的碳酸钙、1 5重量份的滑石粉、1 5重量份的高岭土、0 5重量份的玻璃微珠、 1 5重量份的蒙脱土、1 5重量份的短切玻璃纤维，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得树脂主剂；第二步制固化剂按照配制100重量份的固化剂称取50 80重量份的聚酰胺、10 20重量份的脂肪胺、4 10重量份的脂环胺、5 10重量份的气相二氧化硅、0. 5 5重量份的咪唑和0. 5 5重量份的苯酚，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得固化剂；第三步制功能化碳纳米管(A)在100重量份的去离子水中加入0. 5 5重量份的碳纳米管和5 10重量份的硅烷偶联剂，并在温度为10°c 40°C的条件下进行搅拌均勻制得混合物；所述的碳纳米管的管径0. 5nm lOOnm，长度为1 μ m 50 μ m ；所述硅烷偶联剂可以是Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、或者Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)的组合；(B)将盛有混合物的容器放入超声波破碎仪中，在60 80°C下处理30 120分钟，制得碳纳米管分散的溶液；(C)采用乙醇或者丙酮对分散后的碳纳米管进行清洗，然后对清洗后的碳纳米管在60 100°C下进行干燥90 120分钟，制得功能化碳纳米管；第四步制碳纳米管增强液按照配制100重量份的碳纳米管增强液称取85 95重量份的活性稀释剂、1 5 重量份的表面活性剂和0. 5 10重量份第三步制得的功能化碳纳米管，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强液；所述的活性稀释剂可以是丁基缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚中的一种。所述的表面活性剂可以是聚乙二醇对异辛基苯基醚(曲拉通X-100，Triton X-100)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙中的一种；第五步制碳纳米管增强环氧结构胶将第一步制得的树脂主剂、第二步制得的固化剂和第四步制得的碳纳米管增强液在温度为10°c 40°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强环氧结构胶；用量100重量份的树脂主剂中加入35 50重量份的固化剂和5 15重量份的碳纳米管增强液。本发明碳纳米管增强环氧树脂结构胶的优点在于①采用常温下制备的环氧结构胶具备优异的工艺性和力学性能，具有良好的触变性和浸润性，且适用期长。②在60°C 70°C下固化后，耐热性和抗冲击性能优异，剪切强度、剥离强度高，而且在低温下依然能保持较高的韧性，能够有效防止应力集中和疲劳载荷引起的裂纹形成和裂纹扩展问题。③碳纳米管增强液中的表面活性剂使碳纳米管能够稳定、均勻地分散在环氧树脂中，并与环氧树脂和填料有很好的相容性，能够增大树脂的耐热性、强度和韧性，同时能够增强树脂与填料的粘结强度，提高填料的增强效果。④制备的环氧树脂结构胶固化温度低、固化时间适中，提高了风电叶片的生产效率、减少了能耗、延长了模具的寿命，因此可以明显降低叶片的制造成本，符合大型风电叶片低成本高性能化的需求。
图1是本发明第三步制得的功能化碳纳米管的透射电镜照片。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。本发明是一种用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶，该结构胶包括有树脂主剂、固化剂和碳纳米管增强液；100重量份的树脂主剂中加入35 50重量份的固化剂和5 15重量份的碳纳米管增强液。在本发明中，所述100重量份的树脂主剂中包括有35 75重量份的双酚F环氧树脂、5 10重量份的双酚A环氧树脂、5 10重量份的气相二氧化硅、10 15重量份的石英粉、1 5重量份的碳酸钙、1 5重量份的滑石粉、1 5重量份的高岭土、0 5重量份的玻璃微珠、1 5重量份的蒙脱土、1 5重量份的短切玻璃纤维。在本发明中，所述100重量份的固化剂中包括有50 80重量份的聚酰胺、10 20重量份的脂肪胺、4 10重量份的脂环胺、5 10重量份的气相二氧化硅、0. 5 5重量份的咪唑和0. 5 5重量份的苯酚。在本发明中，所述100重量份的碳纳米管增强液中包括有85 95重量份的活性稀释剂、1 5重量份的表面活性剂和0. 5 10重量份的功能化碳纳米管；所述的活性稀释剂可以是丁基缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚中的一种。所述的表面活性剂可以是聚乙二醇对异辛基苯基醚(曲拉通X-100，Triton X-100)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙中的一种。本发明是一种用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶的制备方法， 包括有下列步骤第一步制树脂主剂按照配制100重量份的树脂主剂称取35 75重量份的双酚F环氧树脂、5 10 重量份的双酚A环氧树脂、5 10重量份的气相二氧化硅、10 15重量份的石英粉、1 5 重量份的碳酸钙、1 5重量份的滑石粉、1 5重量份的高岭土、0 5重量份的玻璃微珠、 1 5重量份的蒙脱土、1 5重量份的短切玻璃纤维，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得树脂主剂；第二步制固化剂按照配制100重量份的固化剂称取50 80重量份的聚酰胺、10 20重量份的脂肪胺、4 10重量份的脂环胺、5 10重量份的气相二氧化硅、0. 5 5重量份的咪唑和 0. 5 5重量份的苯酚，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得固化剂；第三步制功能化碳纳米管(A)在100重量份的去离子水中加入0. 5 5重量份的碳纳米管和5 10重量份的硅烷偶联剂，并在温度为10°c 40°C的条件下进行搅拌均勻制得混合物；所述的碳纳米管的管径0. 5nm lOOnm，长度为1 μ m 50 μ m ；所述硅烷偶联剂可以是Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、或者Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)的组合；
(B)将盛有混合物的容器放入超声波破碎仪中，在60 80°C下处理30 120分钟，制得碳纳米管分散的溶液；(C)采用乙醇或者丙酮对分散后的碳纳米管进行清洗，然后对清洗后的碳纳米管在60 100°C下进行干燥90 120分钟，制得功能化碳纳米管；第四步制碳纳米管增强液按照配制100重量份的碳纳米管增强液称取85 95重量份的活性稀释剂、1 5 重量份的表面活性剂和0. 5 10重量份第三步制得的功能化碳纳米管，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强液；所述的活性稀释剂可以是丁基缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚中的一种。所述的表面活性剂可以是聚乙二醇对异辛基苯基醚(曲拉通X-100，Triton X-100)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙中的一种。第五步制碳纳米管增强环氧结构胶将第一步制得的树脂主剂、第二步制得的固化剂和第四步制得的碳纳米管增强液在温度为10°c 40°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强环氧结构胶；用量100重量份的树脂主剂中加入35 50重量份的固化剂和5 15重量份的碳纳米管增强液。实施例1本发明是一种用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶的制备方法， 包括有下列步骤第一步制树脂主剂按照配制100重量份的树脂主剂称取75重量份的双酚F环氧树脂、5重量份的双酚A环氧树脂、5重量份的气相二氧化硅、10重量份的石英粉、1重量份的碳酸钙、1重量份的滑石粉、1重量份的高岭土、1重量份的蒙脱土、1重量份的短切玻璃纤维，并在温度为 22°C的条件下进行搅拌均勻制得树脂主剂；第二步制固化剂按照配制100重量份的固化剂称取70重量份的聚酰胺、10重量份的脂肪胺、8重量份的脂环胺、5重量份的气相二氧化硅、2重量份的咪唑和5重量份的苯酚，并在温度为 22°C的条件下进行搅拌均勻制得固化剂；第三步制功能化碳纳米管(A)在100重量份的去离子水中加入5重量份的碳纳米管和10重量份的硅烷偶联剂，并在温度为22°C的条件下进行搅拌均勻制得混合物；所述的碳纳米管的管径0. 5nm 2nm，长度为5 μ m 15 μ m(采用深圳市纳米港有限公司生产的单壁碳纳米管)；所述硅烷偶联剂是Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)；(B)将盛有混合物的容器放入超声波破碎仪中，在80°C下处理60分钟，制得碳纳米管分散的溶液；(C)采用乙醇对分散后的碳纳米管进行清洗，然后对清洗后的碳纳米管在90°C下进行干燥90分钟，制得功能化碳纳米管；在本发明中，制得的功能化碳纳米管的透射电镜照片如图1所示，图中碳纳米管直径均勻，碳纳米管之间缠结点少。在本发明中，制得的功能化碳纳米管经红外光谱分析，碳纳米管的管壁接枝有 Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。第四步制碳纳米管增强液按照配制100重量份的碳纳米管增强液称取85重量份的丁基缩水甘油醚、10重量份第三步制得的功能化碳纳米管和5重量份的曲拉通X-100，并在温度为22°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强液。第五步制碳纳米管增强环氧结构胶将第一步制得的树脂主剂、第二步制得的固化剂和第四步制得的碳纳米管增强液在温度为22°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强环氧结构胶；用量100重量份的树脂主剂中加入35重量份的固化剂和10重量份的碳纳米管增强液。测量实施例1制得的碳纳米管增强环氧结构胶的性能将碳纳米管增强环氧结构胶在温度为70°C环境下固化6小时，得到固化后浇铸体。采用差示扫描量热仪(DSC)测量浇铸体的玻璃化转变温度为80°C。采用万能材料试验机测量浇铸体的拉伸模量为3. 5GPa、拉伸强度50MPa、断裂伸长率3.0%。采用冲击试验机测量浇铸体的冲击强度为15kJ/m2。采用万能材料试验机测量结构胶粘接的玻璃钢与玻璃钢的单面搭接剪切强度为 19MPa0在本发明中，碳纳米管增强液中的表面活性剂使碳纳米管能够稳定、均勻地分散在环氧树脂结构胶中，且不会因为碳纳米管的加入改变结构胶的工艺性(如储存期变短)。 改性的碳纳米管与环氧树脂和填料均有很好的相容性，能够增大结构胶的耐热性、强度和韧性，同时能够增强树脂与填料的粘结强度，提高填料的增强效果。实施例2本发明是一种用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶的制备方法， 包括有下列步骤第一步制树脂主剂按照配制100重量份的树脂主剂称取60重量份的双酚F环氧树脂、10重量份的双酚A环氧树脂、8重量份的气相二氧化硅、12重量份的石英粉、2重量份的碳酸钙、2重量份的滑石粉、1. 5重量份的高岭土、1重量份的玻璃微珠、1. 5重量份的蒙脱土、2重量份的短切玻璃纤维，并在温度为40°C的条件下进行搅拌均勻制得树脂主剂；第二步制固化剂按照配制100重量份的固化剂称取50重量份的聚酰胺、20重量份的脂肪胺、10重量份的脂环胺、10重量份的气相二氧化硅、5重量份的咪唑和5重量份的苯酚，并在温度为 40°C的条件下进行搅拌均勻制得固化剂；第三步制功能化碳纳米管(A)在100重量份的去离子水中加入1重量份的碳纳米管和5重量份的硅烷偶联剂，并在温度为40°C的条件下进行搅拌均勻制得混合物；所述的碳纳米管的管径50nm lOOnm，长度为10 μ m 50 μ m (采用深圳市纳米港有限公司生产的型号为NTPtube-L的碳纳米管)；所述硅烷偶联剂是指一半的Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和另一半的Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)；(B)将盛有混合物的容器放入超声波破碎仪中，在60°C下处理120分钟，制得碳纳米管分散的溶液；(C)采用丙酮对分散后的碳纳米管进行清洗，然后对清洗后的碳纳米管在80°C下进行干燥100分钟，制得功能化碳纳米管；第四步制碳纳米管增强液按照配制100重量份的碳纳米管增强液称取90重量份的1，6_己二醇二缩水甘油醚、1重量份的十二烷基苯磺酸钙和9重量份第三步制得的功能化碳纳米管，并在温度为 40°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强液；第五步制碳纳米管增强环氧结构胶将第一步制得的树脂主剂、第二步制得的固化剂和第四步制得的碳纳米管增强液在温度为40°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强环氧结构胶；用量100重量份的树脂主剂中加入45重量份的固化剂和15重量份的碳纳米管增强液。测量实施例2制得的碳纳米管增强环氧结构胶的性能将碳纳米管增强环氧结构胶在温度为60°C环境下固化10小时，得到固化后浇铸体。采用差示扫描量热仪(DSC)测量浇铸体的玻璃化转变温度为74°C。采用万能材料试验机测量浇铸体的拉伸模量为3. 35GPa、拉伸强度45MPa、断裂伸长率3. 2%。采用冲击试验机测量浇铸体的冲击强度为18kJ/m2。采用万能材料试验机测量结构胶粘接的玻璃钢与玻璃钢的单面搭接剪切强度为 20MPa。实施例3本发明是一种用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶的制备方法， 包括有下列步骤第一步制树脂主剂按照配制100重量份的树脂主剂称取35重量份的双酚F环氧树脂、10重量份的双酚A环氧树脂、10重量份的气相二氧化硅、15重量份的石英粉、5重量份的碳酸钙、5重量份的滑石粉、5重量份的高岭土、5重量份的玻璃微珠、5重量份的蒙脱土、5重量份的短切玻璃纤维，并在温度为30°C的条件下进行搅拌均勻制得树脂主剂；第二步制固化剂按照配制100重量份的固化剂称取80重量份的聚酰胺、10重量份的脂肪胺、4重量份的脂环胺、5重量份的气相二氧化硅、0. 5重量份的咪唑和0. 5重量份的苯酚，并在温度为30°C的条件下进行搅拌均勻制得固化剂；
第三步制功能化碳纳米管(A)在100重量份的去离子水中加入3重量份的碳纳米管和10重量份的硅烷偶联剂，并在温度为30°C的条件下进行搅拌均勻制得混合物；所述的碳纳米管的管径5nm lOnm，长度为5μπι 15μπι(采用深圳市纳米港有
限公司生产的多壁碳纳米管)；所述硅烷偶联剂是指Y-氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ550)；(B)将盛有混合物的容器放入超声波破碎仪中，在65°C下处理90分钟，制得碳纳米管分散的溶液；(C)采用乙醇对分散后的碳纳米管进行清洗，然后对清洗后的碳纳米管在65°C下进行干燥120分钟，制得功能化碳纳米管；第四步制碳纳米管增强液按照配制100重量份的碳纳米管增强液称取95重量份的丁基缩水甘油醚、1重量份的十二烷基苯磺酸钠和4重量份第三步制得的功能化碳纳米管，并在温度为30°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强液；第五步制碳纳米管增强环氧结构胶将第一步制得的树脂主剂、第二步制得的固化剂和第四步制得的碳纳米管增强液在温度为30°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强环氧结构胶；用量100重量份的树脂主剂中加入50重量份的固化剂和5重量份的碳纳米管增强液。测量实施例3制得的碳纳米管增强环氧结构胶的性能将碳纳米管增强环氧结构胶在温度为70°C环境下固化6小时，得到固化后浇铸体。采用差示扫描量热仪(DSC)测量浇铸体的玻璃化转变温度为71°C。采用万能材料试验机测量浇铸体的拉伸模量为4. lOGPa、拉伸强度53MPa、断裂伸长率3. 17%。采用冲击试验机测量浇铸体的冲击强度为19kJ/m2。采用万能材料试验机测量结构胶粘接的玻璃钢与玻璃钢的单面搭接剪切强度为 18MPa0采用上述配方和制备方法后，得到的本发明环氧结构胶具备优异的工艺性和力学性能，具有良好的触变性和浸润性，且适用期长，在60°C 70°C下固化后，耐热性和抗冲击性能优异，剪切强度、剥离强度高，而且在低温下依然能保持较高的韧性，能够有效防止应力集中和疲劳载荷引起的裂纹形成和裂纹扩展问题。另外，碳纳米管增强液中的表面活性剂使碳纳米管能够稳定、均勻地分散在环氧树脂中，并与环氧树脂和填料有很好的相容性， 能够增大树脂的耐热性、强度和韧性，同时能够增强树脂与填料的粘结强度，提高填料的增强效果。此外，制备的环氧树脂结构胶固化温度低、固化时间适中，提高了风电叶片的生产效率、减少了能耗、延长了模具的寿命，因此可以明显降低叶片的制造成本，符合大型风电叶片低成本高性能化的需求。
权利要求
1.一种用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶，其特征在于该材料包括有树脂主剂、固化剂和碳纳米管增强液；100重量份的树脂主剂中加入35 50重量份的固化剂和5 15重量份的碳纳米管增强液；所述100重量份的树脂主剂中包括有35 75重量份的双酚F环氧树脂、5 10重量份的双酚A环氧树脂、5 10重量份的气相二氧化硅、10 15重量份的石英粉、1 5重量份的碳酸钙、1 5重量份的滑石粉、1 5重量份的高岭土、0 5重量份的玻璃微珠、1 5重量份的蒙脱土、1 5重量份的短切玻璃纤维；所述100重量份的固化剂中包括有50 80重量份的聚酰胺、10 20重量份的脂肪胺、 4 10重量份的脂环胺、5 10重量份的气相二氧化硅、0. 5 5重量份的咪唑和0. 5 5 重量份的苯酚；所述100重量份的碳纳米管增强液中包括有85 95重量份的活性稀释剂、1 5重量份的表面活性剂和0. 5 10重量份的功能化碳纳米管；所述的活性稀释剂可以是丁基缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚中的一种；所述的表面活性剂可以是聚乙二醇对异辛基苯基醚(曲拉通X-100，Triton X-100)、 十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙中的一种。
2.根据权利要求1所述的用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶，其特征在于功能化碳纳米管的管壁接枝有硅烷偶联剂。
3.一种制备权利要求1所述的用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶的方法，其特征在于包括有下列步骤第一步制树脂主剂按照配制100重量份的树脂主剂称取35 75重量份的双酚F环氧树脂、5 10重量份的双酚A环氧树脂、5 10重量份的气相二氧化硅、10 15重量份的石英粉、1 5重量份的碳酸钙、1 5重量份的滑石粉、1 5重量份的高岭土、0 5重量份的玻璃微珠、1 5重量份的蒙脱土、1 5重量份的短切玻璃纤维，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得树脂主剂；第二步制固化剂按照配制100重量份的固化剂称取50 80重量份的聚酰胺、10 20重量份的脂肪胺、 4 10重量份的脂环胺、5 10重量份的气相二氧化硅、0. 5 5重量份的咪唑和0. 5 5 重量份的苯酚，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得固化剂；第三步制功能化碳纳米管(A)在100重量份的去离子水中加入0.5 5重量份的碳纳米管和5 10重量份的硅烷偶联剂，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得混合物；所述的碳纳米管的管径0. 5nm lOOnm，长度为1 μ m 50 μ m ；所述硅烷偶联剂可以是Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、或者Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)的组合；(B)将盛有混合物的容器放入超声波破碎仪中，在60 80°C下处理30 120分钟，制得碳纳米管分散的溶液；(C)采用乙醇或者丙酮对分散后的碳纳米管进行清洗，然后对清洗后的碳纳米管在60 100°C下进行干燥90 120分钟，制得功能化碳纳米管； 第四步制碳纳米管增强液按照配制100重量份的碳纳米管增强液称取85 95重量份的活性稀释剂、1 5重量份的表面活性剂和0. 5 1 0重量份第三步制得的功能化碳纳米管，并在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强液；所述的活性稀释剂可以是丁基缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚中的一种。 所述的表面活性剂可以是聚乙二醇对异辛基苯基醚(曲拉通X-100，Triton X-100)、 十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙中的一种； 第五步制碳纳米管增强环氧结构胶将第一步制得的树脂主剂、第二步制得的固化剂和第四步制得的碳纳米管增强液在温度为10°C 40°C的条件下进行搅拌均勻制得碳纳米管增强环氧结构胶；用量100重量份的树脂主剂中加入35 50重量份的固化剂和5 15重量份的碳纳米管增强液。
4.根据权利要求3所述的用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶的制备方法，其特征在于功能化碳纳米管的管壁接枝有硅烷偶联剂。
5.根据权利要求3所述的用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶的制备方法，其特征在于将碳纳米管增强环氧结构胶在温度为60 70°C环境下固化6 10 小时，得到固化后浇铸体；测量浇铸体的玻璃化转变温度为70 90°C、拉伸模量为3. 0 4. 2GPa、拉伸强度为40 60MPa、断裂伸长率为3. 0 3. 6%、冲击强度为14 20kJ/m2。
6.根据权利要求3所述的用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶的制备方法，其特征在于用结构胶粘接玻璃钢与玻璃钢的单面搭接剪切强度为15 22MPa。
全文摘要
本发明公开了一种用于兆瓦级风力发电叶片的碳纳米管增强环氧结构胶及其制备方法，该结构胶包括有树脂主剂、固化剂和碳纳米管增强液，100重量份的树脂主剂中加入35～50重量份的固化剂和5～15重量份的碳纳米增强液。碳纳米增强液由活性稀释剂、表面活性剂与功能化碳纳米管组成。本发明的环氧结构胶具有良好的触变性和浸润性，且适用期长，在60℃～70℃下固化后，耐热性和抗冲击性能优异，剪切强度、剥离强度高，而且在低温下依然能保持较高的韧性，能够有效防止应力集中和疲劳载荷引起的裂纹形成和裂纹扩展问题，满足兆瓦级风机叶片配套用结构胶在工艺性和性能等方面的各项要求。本发明的环氧结构胶特别适用于1.5兆瓦及以上风力发电叶片的合模粘接。
文档编号C09J163/02GK102277117SQ20111021870
公开日2011年12月14日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者张佐光, 李敏, 王章安, 顾轶卓 申请人:北京航空航天大学, 达森(天津)材料科技有限公司