一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材及其制备方法和应用与流程

本发明属于纤维增强泡沫芯材，更具体地说，本发明涉及一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着环境污染的日趋严重，绿色能源逐渐成为世界各国追逐的能源发展的主题。2022年，中国风电行业运行平稳，截至12月底，全国风电装机容量36544万千瓦，同比增长11.2％。全球能源均在向绿色低碳转型，绿色能源已经成为了未来的一个主要战场。风电叶片作为风力发电系统的关键部件，直接影响整个系统的性能，其主要组成成分为不饱和树脂或环氧树脂等基体树脂与增强玻璃纤维、碳纤维、balsa木、pvc泡沫材料等增强材料复合而成的复合材料体。

2、随着叶片的大型化发展趋势，balsa木的需求量也越来越大，但balsa木固有的吸湿特性容易导致界面的泛白、鼓包甚至分离。因此为了减少对天然材料的依赖，同时避免大叶片腹板蒙皮分离导致的皱曲，降低叶片失效风险，针对海上叶片降低潜在风险，提高安全余量，寻找balsa木的替代材料一直是芯材发展的努力方向。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

2、为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材，其特征在于，所述纤维增强泡沫芯材中心为泡沫，外层为纤维，其中泡沫为拉挤成型，纤维以顺时针和逆时针交替缠绕于泡沫四周。

3、优选的是，所述泡沫包括聚乙烯对苯二甲酸酯(pet)或聚氯乙烯(pvc)。

4、优选的是，所述纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维或芳纶纤维。

5、优选的是，所述纤维为单个纤维、粗纱和/或纤维织物带。

6、优选的是，如上所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材的制备方法，包括以下步骤：

7、s1、将纤维固定于第一缠绕装置和第二缠绕装置上，将泡沫导入成型模具；

8、s2、从成型模具中拉挤出泡沫，第一缠绕装置以逆时针转动，第二缠绕装置以顺时针转动，将纤维交替缠绕于拉挤成型的泡沫四周，得到挤缠成型的纤维增强泡沫芯材。

9、一种如上所述的挤缠成型的纤维增强泡沫芯材的应用，其特征在于，将所述挤缠成型的纤维增强泡沫芯材制成一种可覆形各种曲面的轮廓板。

10、优选的是，所述可覆形各种曲面的轮廓板的具体制备方法如下：将挤缠成型的纤维增强泡沫芯材用树脂预浸渍后堆砌成所需形状进行固化成型，或先堆砌成所需形状，再真空导入树脂进行浸渍固化成型；然后将成型后的产品沿着拉挤方向进行横断切割，形成泡沫和纤维间隔交替的产品，在其上开槽打孔，得到可覆形各种曲面的轮廓板。

11、优选的是，所述树脂包括环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或多种。

12、如上所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材的应用，其特征在于，所述可覆形各种曲面的轮廓板用于制造风电叶片。

13、本发明至少包括以下有益效果：本发明采用拉挤和缠绕相结合的方式，实现了纤维增强泡沫芯材的连续化生产以及泡沫的单根增强，在提高芯材性能的同时，增强了界面性能，满足了低成本的真空导入树脂工艺；本发明采用不同的泡沫截面形状实现了最终产品形状的可设计性；本发明的纤维增强泡沫芯材可制备成可覆形各种曲面的轮廓板用于制造风电叶片，可替代天然的balsa木，解决材料的供给量受限因素。

14、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材，其特征在于，所述纤维增强泡沫芯材中心为泡沫，外层为纤维，其中泡沫为拉挤成型，纤维以顺时针和逆时针交替缠绕于泡沫四周。

2.如权利要求1所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材，其特征在于，所述泡沫包括聚乙烯对苯二甲酸酯或聚氯乙烯。

3.如权利要求1所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材，其特征在于，所述纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维或芳纶纤维。

4.如权利要求3所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材，其特征在于，所述纤维为单个纤维、粗纱和/或纤维织物带。

5.如权利要求1～4任一项所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材的制备方法，其特征在于，所述成型模具可更换为不同形状以制备不同截面形状的纤维增强泡沫芯材。

7.一种如权利要求1所述的挤缠成型的纤维增强泡沫芯材的应用，其特征在于，将所述挤缠成型的纤维增强泡沫芯材制成一种可覆形各种曲面的轮廓板。

8.如权利要求7所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材的应用，其特征在于，所述可覆形各种曲面的轮廓板的具体制备方法如下：将挤缠成型的纤维增强泡沫芯材用树脂预浸渍后堆砌成所需形状进行固化成型，或先堆砌成所需形状，再真空导入树脂进行浸渍固化成型；然后将成型后的产品沿着拉挤方向进行横断切割，形成泡沫和纤维间隔交替的产品，在其上开槽打孔，得到可覆形各种曲面的轮廓板。

9.如权利要求8所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材的应用，其特征在于，所述树脂包括环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或多种。

10.如权利要求7～9任一项所述的一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材的应用，其特征在于，所述可覆形各种曲面的轮廓板用于制造风电叶片。

技术总结
本发明公开了一种挤缠成型的纤维增强泡沫芯材及其制备方法和应用，包括：将纤维固定于缠绕装置上，将泡沫导入成型模具；从成型模具中拉挤出泡沫，缠绕装置分别以顺时针和逆时针转动，将纤维交替缠绕于拉挤成型的泡沫四周，得到挤缠成型的纤维增强泡沫芯材。本发明采用拉挤和缠绕相结合的方式，实现了纤维增强泡沫芯材的连续化生产以及泡沫的单根增强，在提高芯材性能的同时，增强了界面性能，满足了低成本的真空导入树脂工艺；本发明采用不同的泡沫截面形状实现了最终产品形状的可设计性；本发明的纤维增强泡沫芯材可制备成可覆形各种曲面的轮廓板用于制造风电叶片，可替代天然的Balsa木，解决材料的供给量受限因素。

技术研发人员：翟保利,钟连兵,张林,王恩东,杨超平
受保护的技术使用者：四川东树新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22