本发明涉及风电叶片灌注领域,具体而言,涉及一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法。
背景技术:
1、真空辅助树脂灌注成型技术(简称真空灌注)是一种具备漏气自预警功能的真空袋膜高性能复合材料低成本、高效率成型技术,被广泛地用于风电叶片的成型制作。其显著特点是制品上下两侧分别设置有真空袋膜(柔性模具、一次性模具)和刚性模具。真空袋膜在内外压差作用下,变形、下压,得到密实和低气孔率制品。真空袋膜的气密性是完成真空灌注的关键指标之一。实际生产中,由于真空袋膜内部不可避免会有微孔存在,随着固化温度升高,微孔扩展,外部气体泄露进入,造成制品发白缺陷,甚至报废。现有检漏技术致力于监测漏孔处的声速、气压、特异气体流通等,也存在灵敏度很高的氦质谱检漏等技术,但是对于超大型叶片来说,漏孔随机分布在超500m2以上的区域,设备检漏范围有限且价格高昂,难以大范围应用。
2、现有技术中申请号cn201710233228.9的专利公开了一种利用氧气敏感型物质检测多层真空袋膜漏气点的方法,将氧气敏感型物质加入到多层真空袋膜的中间层并保持氧气敏感型物质处于未被氧化的状态,然后将多层真空袋膜置于空气中,观察到的颜色发生变化的点即为漏气点,氧气敏感型物质遇到空气后发生颜色变化,颜色变化在肉眼可见范围内,多层真空袋膜的层数≥3,中间层是指真空袋膜内表层与外表层之间的任意一个或多个夹层。该专利虽然能够根据真空袋膜外界氧气浓度的变化,自动检测自身的气密性,但是在制备、存储和使用中,仍然有许多技术难题无法克服:
3、1.敏感材料直接分散于膜层中,缺乏保护机制,存放难,保持氧气敏感型物质处于未被氧化的状态使得真空袋膜制备难度高,这极大地增加了生产设备的复杂性和制造成本。
4、2.真空袋膜本身无法灵活剪裁,实用性差:一旦真空袋膜被剪裁,其边角断面处的氧气敏感型物质会立即与空气中的氧气接触并发生氧化变色;这种变色会从剪裁边缘开始,逐渐向膜的内部渗透蔓延。这意味着每剪裁一次,不仅剪下的部分会失效,连剩余的大卷材料也会因为颜色的持续渗透而变得无法使用。这严重限制了其在需要根据不同工件尺寸进行裁剪的工业场景(如大型叶片制造)中的应用,造成了材料的极大浪费。
5、3.实际生产中,真空袋膜漏气一般发生在升温阶段,该技术是一种被动、持续性的监测,易产生无效报警;它无法区分泄漏发生的关键时间点,也无法在最需要监测的时刻才启动监测功能。
6、有鉴于此,特提出本发明。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提出一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法,以解决现有技术中利用氧气敏感型物质检测多层真空袋膜漏气点的方法存在氧气敏感型物质存放难、真空袋膜制备难度高以及真空袋膜本身无法灵活剪裁,实用性差的问题。
2、为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
3、一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,所述真空袋膜至少包括上保护层、中间层和下保护层,
4、在所述中间层中分散有核-壳结构的微胶囊,所述微胶囊的芯材为气敏变色材料,所述微胶囊的壁材为温度响应材料,所述温度响应材料的响应温度为45~55℃。
5、进一步的,所述微胶囊的芯材为二氧化氮敏感体系或氧气敏感体系。
6、进一步的,所述微胶囊的芯材为二氧化氮敏感体系,所述气敏变色材料为5,10,15,20-四苯基卟啉,所述温度响应材料为改性聚脲,所述中间层的基材为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
7、进一步的,所述微胶囊的芯材为氧气敏感体系,所述气敏变色材料为还原型亚甲基蓝和葡萄糖,所述温度响应材料为交联聚脲/聚氨酯壳层,所述中间层的基材为水性聚氨酯或vae乳液。
8、进一步的,所述中间层中微胶囊的含量为15~35wt%。
9、进一步的,所述微胶囊的平均粒径为9~11um。
10、进一步的,所述中间层的干膜厚度为15~60um。
11、进一步的,所述上保护层和下保护层的材料均为尼龙6。
12、本发明的第二方面,提出一种具备漏气自预警功能的真空袋膜的制备方法,所述制备方法用于制备任意一项所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,所述制备方法包括以下步骤:
13、s1、微胶囊制备:油相和水相采用原位聚合法或界面聚合法得到微胶囊粉末;
14、s2、中间层制备:将微胶囊粉末加入到中间层的基材中,搅拌分散均匀,制得水性涂布液涂布,在<40℃下涂布于下保护层或上保护层上并干燥;
15、s3、多层复合:采用干式复合或无溶剂复合工艺,将上保护层、中间层和下保护层复合,完成后在<42℃的温度下熟化,得到具备漏气自预警功能的真空袋膜。
16、本发明的提出一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法,相对于现有技术而言,本发明所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法具有以下有益效果:
17、1.本发明所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法,温度响应材料将气敏变色材料完全包裹起来,温度响应材料形成气敏变色材料的保护层,使得微胶囊存放容易;且真空袋膜制备时无需无氧环境,常规环境下即可,这大大降低了真空袋膜的制备难度,降低了成本。
18、2.本发明所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法,真空袋膜可任意剪裁使用,实用性强:由于气敏材料被微胶囊壁材保护,即使在剪裁时断面处的微胶囊暴露在空气中,内部的芯材也不会被氧化;只有在达到特定温度、壁材破裂后,芯材才会暴露并具备变色能力。这使得真空袋膜可以像普通材料一样,根据叶片等工件的具体尺寸和形状进行任意裁剪和拼接,极大地提高了材料的实用性和便利性,避免了浪费。
19、3.本发明所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法,专门针对升温导致的泄漏,温度在45~55℃时智能触发检漏,响应真实的泄漏风险,精准对位工艺需求:该设计完美匹配环氧树脂体系的固化放热曲线,在最容易出问题的阶段自动开启监控。
20、4.本发明所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法,通过真空袋膜进行真空灌注,可实现灌注过程漏气信号在原位被显著放大(变色),并直接可由人眼检出,从而使得漏气被高效检出,减少漏气缺陷和叶片报废。
21、5.本发明所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法,对比设备检漏方式,本发明采用材料创新的方式,无需架设检测设备,不受超500㎡大面积范围内微孔随机分布和扩展的影响,仅在漏气点位置变色,无需人工手持设备扫描,肉眼即可瞬间锁定漏点;投入成本极低,检出效果良好。
22、6.本发明所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜及制备方法,抗干扰能力强:引入温度开关,彻底解决了传统变色膜在储存、运输过程中的误变色问题。
1.一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,其特征在于,所述真空袋膜至少包括上保护层(11)、中间层(12)和下保护层(13),
2.根据权利要求1所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,其特征在于,所述微胶囊(4)的芯材为二氧化氮敏感体系或氧气敏感体系。
3.根据权利要求2所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,其特征在于,所述微胶囊的(4)芯材为二氧化氮敏感体系,所述气敏变色材料为5,10,15,20-四苯基卟啉,所述温度响应材料为改性聚脲,所述中间层(12)的基材为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
4.根据权利要求2所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,其特征在于,所述微胶囊(4)的芯材为氧气敏感体系,所述气敏变色材料为还原型亚甲基蓝和葡萄糖,所述温度响应材料为交联聚脲/聚氨酯壳层,所述中间层(12)的基材为水性聚氨酯或vae乳液。
5.根据权利要求1所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,其特征在于,所述中间层(12)中微胶囊(4)的含量为15~35wt%。
6.根据权利要求1所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,其特征在于,所述微胶囊(4)的平均粒径为9~11um。
7.根据权利要求1所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,其特征在于,所述中间层(12)的干膜厚度为15~60um。
8.根据权利要求1所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,其特征在于,所述上保护层(11)和下保护层(13)的材料均为尼龙6。
9.一种具备漏气自预警功能的真空袋膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法用于制备权利要求1~8任意一项所述的一种具备漏气自预警功能的真空袋膜,所述制备方法包括以下步骤: