一種垂直軸復合材料風電葉片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種垂直軸復合材料風電葉片及其制備方法，風電葉片包括主體段、邊緣段和筋板，邊緣段設置于主體段的四周，邊緣段和主體段組成舟型結(jié)構(gòu)，筋板橫跨舟型結(jié)構(gòu)的凹面部位，連接邊緣段相對的兩個部位，用于加固風電葉片；主體段和邊緣段均由剛性層、抗扭曲層和耐老化層組成，其中，剛性層采用無機纖維織物浸漬熱固性樹脂制備而成，抗扭曲層采用熱塑性纖維與無機纖維的二維織物疊層浸漬熱固性樹脂制備而成，剛性層設置于抗扭曲層的疊層結(jié)構(gòu)中，耐老化層為熱塑性熱熔纖維與韌性纖維的混編二維織物經(jīng)過模壓制備而成。風電葉片具有抗扭曲、高剛性、耐老化、耐腐蝕、抗沖擊等諸多優(yōu)點。
【專利說明】
一種垂直軸復合材料風電葉片及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種垂直軸復合材料風電葉片及其制備方法，特別涉及一種具有多層組合結(jié)構(gòu)的高剛度、抗扭曲、耐老化的舟型復合材料垂直軸風電葉片制備技術。
【背景技術】
[0002]目前能源短缺成為世界性的難題，各個國家都在綠色環(huán)保能源的應用研究方面投入了大量的精力，其中風力發(fā)電作為一種清潔環(huán)保可再生能源在全球范圍內(nèi)得到迅猛的發(fā)展。而有關風力發(fā)電設備的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)設計是風電領域研究和應用的重點，它對風力發(fā)電裝機容量的提高、發(fā)電效率的保證以及風力發(fā)電設備應用壽命的穩(wěn)定至關重要。如今，高強度、高模量、輕質(zhì)的復合材料在生產(chǎn)生活各個行業(yè)得到廣泛的應用，其中，復合材料的風電葉片在水平軸式風力發(fā)電機上的應用已非常普遍。所謂水平軸風力發(fā)電機的主要特點是主軸水平設置，在主軸上設置風輪，風電葉片大多采用大小頭三角形式，端部一般較為細長，尤其對于大功率風力發(fā)電機又需要較長葉片才能達到供電效率，而隨著葉片長度的增加以及端部細長的結(jié)構(gòu)特點，強風吹掃時這種水平軸風力發(fā)電機的葉片必然要承受較大的彎扭載荷，而在某些特殊的風場情況下，還可能出現(xiàn)葉片共振的不良問題，這對于復合材料葉片帶來極大的安全隱患。
[0003]隨著應用研究不斷深入，垂直軸風力發(fā)電機逐漸顯現(xiàn)出高效率、大功率、安裝方便以及使用壽命長等諸多優(yōu)點。從設計思路來講，目前的垂直軸風力發(fā)電機一般只將主軸方向進行改變，而對復合材料風電葉片的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)并無任何調(diào)整，從目前應用反饋的情況來看，這種沿襲下來的復合材料風電葉片結(jié)構(gòu)往往不適應垂直軸風力發(fā)電的要求，出現(xiàn)了諸如:低風速啟動困難、高速運行穩(wěn)定性差、存在渦旋氣流阻力等問題。除此以外，同水平軸復合材料風電葉片一樣，垂直軸復合材料風電葉片仍然面臨著較大扭曲載荷和老化壽命等問題的威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供一種垂直軸復合材料風電葉片及其制備方法。
[0005 ]為了解決以上技術問題，本發(fā)明的技術方案為:
[0006]—種垂直軸復合材料風電葉片，包括主體段、邊緣段和筋板，邊緣段設置于主體段的四周，邊緣段和主體段組成舟型結(jié)構(gòu)，筋板橫跨舟型結(jié)構(gòu)的凹面部位，連接邊緣段相對的兩個部位，用于加固風電葉片；主體段和邊緣段均由剛性層、抗扭曲層和耐老化層組成，其中，剛性層采用無機纖維織物浸漬熱固性樹脂制備而成，抗扭曲層采用熱塑性纖維與無機纖維的二維織物疊層浸漬熱固性樹脂制備而成，剛性層設置于抗扭曲層的疊層結(jié)構(gòu)中，耐老化層為熱塑性熱熔纖維與韌性纖維的混編二維織物經(jīng)過模壓制備而成。
[0007]剛性層設置于抗扭曲層的疊層結(jié)構(gòu)中，然后再浸漬熱固性樹脂，可以將剛性層與抗扭曲層融合為一個完整的整體，使該整體融合了剛性層的剛性和抗扭曲層的抗扭曲性，使風電葉片的性能更好。由于該風電葉片融合了剛性和抗扭曲性，所以，保證了風電葉片高速運行的穩(wěn)定性；由于采用了舟型結(jié)構(gòu)，可以較好地捕捉風，并且由于風電葉片的質(zhì)量較輕，所以可以克服現(xiàn)有的風電葉片低風速啟動困難的弊端;此外，本發(fā)明的風電葉片設有耐老化層，可以有效防止風電葉片的老化，延長其使用壽命。
[0008]優(yōu)選的，所述筋板采用增強纖維織物浸漬熱固性樹脂制備而成。
[0009]筋板可以對舟型風電葉片進行加固，有效防止風電葉片在工作過程中發(fā)生形變，提高了風電葉片高速運行的穩(wěn)定性，而且筋板的材質(zhì)質(zhì)量輕，不會對整體的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。
[0010]優(yōu)選的，剛性層中，無機纖維為MJ40碳纖維、MJ60碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、氮化硼纖維、碳化硼纖維或玄武巖纖維，纖維采用單向排布形式。
[0011]優(yōu)選的，剛性層中，熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、熱固性聚氨酯樹脂或聚酰亞胺樹脂。
[0012]進一步優(yōu)選的，剛性層中的樹脂含量不超過60%。
[0013]所述的芯部剛性層采用高模量無機纖維單向排布浸漬熱固性樹脂后，通過拉擠成型方式制備單向纖維復合材料板，拉擠成型的運行速度和固化時間以及固化溫度根據(jù)樹脂類型的不同而靈活調(diào)整。由于剛性層為樹脂基體采用無機纖維進行增強，如果樹脂過多，增強纖維過少，會降低風電葉片的剛性，致使不滿足實際的工作需求。
[0014]優(yōu)選的，抗扭曲層的織物排布為平紋、斜紋或緞紋，無機纖維與熱塑性纖維的重量比為 1:1-10:1。
[0015]在織物鋪疊過程中將芯部剛性層預埋在疊層結(jié)構(gòu)的中間部位。
[0016]優(yōu)選的，抗扭曲層中，無機纖維為T300碳纖維、T700碳纖維、T800碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維，熱塑性纖維為聚氨酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯纖維或聚丙烯纖維。
[0017]優(yōu)選的，抗扭曲層中，樹脂基體為熱塑性樹脂改性的熱固性樹脂。
[0018]進一步優(yōu)選的，樹脂基體為聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或不飽和聚酯樹脂。
[0019]優(yōu)選的，耐老化層中，韌性纖維為高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維或PBO纖維;熱塑性熱熔纖維為熱塑性聚氨酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯纖維或聚丙烯纖維。
[0020]優(yōu)選的，耐老化層中，韌性纖維與熱塑性熱熔纖維的混編比例(重量比)為1:1-10:1，織物排布為平紋、斜紋或緞紋。
[0021 ] 優(yōu)選的，筋板中，增強纖維為T300碳纖維、T700碳纖維、T800碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維，熱固性樹脂選用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或不飽和聚酯樹脂。
[0022 ]上述垂直軸復合材料風電葉片的制備方法，包括如下步驟:
[0023]I)采用拉擠成型的方式將無機纖維織物浸漬熱固性樹脂，分別制備主體段和邊緣段的剛性層；
[0024]2)將主體段和邊緣段的剛性層進行組合，得到剛性層主體；
[0025]3)在剛性層主體上下表面分別鋪疊采用熱塑性纖維與無機纖維混編得到的二維織物，將剛性層埋入混編二維織物的疊層結(jié)構(gòu)中，然后置于方舟型模具中；
[0026]4)采用熱固性樹脂對得到的混編二維織物的疊層結(jié)構(gòu)進行真空浸漬，壓制固化成型后制得抗扭曲層；
[0027]5)在抗扭曲層的上表面鋪疊熱塑性熱熔纖維與韌性纖維的混編二維織物，通過模壓成型，制備耐老化層；
[0028]6)采用增強纖維浸漬熱固性樹脂制備筋板，將筋板固定在舟型葉片上，連接邊緣段的相對的兩部分，對風電葉片進行加固；
[0029]只要可以完成風電葉片的制作，以上步驟可調(diào)整。
[0030]優(yōu)選的，步驟4)中，熱壓固化的真空度為0.06-0.110^，壓制的壓強為5-3010^。
[0031]模壓過程的最終成型溫度和成型時間根據(jù)樹脂基體類型的不同而靈活調(diào)整，最終制得的中間抗扭曲層的最終樹脂含量不超過50%。
[0032]優(yōu)選的，步驟5)中，耐氧化層的模壓時間不超過5min。
[0033]優(yōu)選的，筋板通過膠接的方式固定在風電葉片上，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂膠。
[0034]本發(fā)明的有益技術效果為:
[0035]制備的風電葉片采用多種高性能纖維混雜織物作為增強材料，采用熱塑性和熱固性樹脂與混雜纖維復合，采用“剛性層、抗扭曲層、耐老化層”的三層組合加筋板的結(jié)構(gòu)設計和方舟型外觀結(jié)構(gòu)設計，通過拉擠成型、真空導入模壓一體化成型以及快速模壓成型技術的混合使用，最終制備出的垂直軸復合材料風電葉片具有抗扭曲、高剛性、耐老化、耐腐蝕、抗沖擊等諸多優(yōu)點，可在不同類型的垂直軸風力發(fā)電機中長期應用，使用壽命較長。
【附圖說明】
[0036]圖1是垂直軸復合材料風電葉片的外型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2是主體段和邊緣段的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]其中，1、主體段，2、邊緣段、3、筋板，4、剛性層，5、抗扭曲層，6、耐老化層。
【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明涉及一種具有多層組合結(jié)構(gòu)的高剛度、抗扭曲、耐老化的舟型復合材料垂直軸風電葉片的制備技術，下面結(jié)合實施例進一步說明。
[0040]實施例1
[0041]方舟型垂直軸風力發(fā)電機葉片的制備包括如下步驟:
[0042]垂直軸風力發(fā)電葉片的主體段和邊緣段均采用“剛性層、抗扭曲層、耐老化層”三層結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)。其中主體段和邊緣段的剛性層的增強纖維采用MJ40碳纖維，樹脂基體選用環(huán)氧樹脂，通過拉擠成型制備單向碳纖維復合材料板，所用的拉擠過程固化溫度為150-220°C，固化時間為6分鐘，芯部剛性層復合材料板的樹脂含量為40%，剛性層位于風電葉片主體段和邊緣段的芯部。
[0043]主體段和邊緣段的抗扭曲層位于芯部剛性層的外部，在整個三層組合結(jié)構(gòu)的中間層位置，中間抗扭曲層采用聚氨酯纖維與T300碳纖維混編二維織物疊層結(jié)構(gòu)，其中T300碳纖維與聚氨酯纖維的用量(重量比)為5:1，織物排布選用平紋編織形式，在織物鋪疊過程中將芯部剛性層預埋在疊層結(jié)構(gòu)的中間位置，中間抗扭曲層樹脂基體采用聚氨酯改性環(huán)氧樹月旨，將嵌入芯部剛性層的混編二維織物疊層組合后，置于方舟型密封模具內(nèi)，將密封模具內(nèi)的空氣抽出并保證體系的真空度在0.06MPa，之后通過壓機對模具進行加壓，壓機作用于樣品的壓強控制在15MPa，中間抗扭曲層的最終樹脂含量為45%。
[0044]待上述剛性層和抗扭曲層制備完畢之后，最后在中間抗扭曲層表面鋪疊熱塑性熱熔纖維與高韌性纖維的混編二維織物，所用高韌性纖維為芳綸纖維，熱熔纖維為熱塑性聚乙烯纖維。其中芳綸纖維與熱塑性聚乙烯纖維的混編比例(重量比)為3:1，織物排布選用斜紋編織形式。待表面耐老化層鋪疊完畢后，將上述混編二維織物鋪疊在中間抗扭曲層表面將其置于模具中，開啟壓機并將模壓壓力控制在18MPa，將最終溫度提高至150°C，通過熱塑性聚乙烯纖維的熱熔完成芳綸纖維增強聚乙烯樹脂復合材料表面耐老化層的制備。表面耐老化層的模壓時間為3分鐘。
[0045]復合材料風電葉片筋板采用T700碳纖維與環(huán)氧樹脂通過模壓制備，壓制過程的壓力控制在28MPa，最終固化溫度為130°C，固化時間為3小時。
[0046]最終復合材料筋板的樹脂含量為42%。舟型復合材料葉片與復合材料筋板之間采用特種高強環(huán)氧樹脂膠接固定，沿著葉片長度方向三等分，將筋板粘接在舟型葉片的凹面位置。
[0047]實施例2
[0048]方舟型垂直軸風力發(fā)電機葉片的制備包括如下步驟:
[0049]垂直軸風力發(fā)電葉片的主體段和邊緣段均采用“剛性層、抗扭曲層、耐老化層”三層結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)。其中主體段和邊緣段的剛性層的增強纖維采用MJ40碳纖維，樹脂基體選用酚醛樹脂，通過拉擠成型方式制備單向碳纖維復合材料板，拉擠過程固化溫度為145-170°C，固化時間為10分鐘，芯部剛性層復合材料板的樹脂含量為50%，剛性層位于風電葉片主體段和邊緣段的芯部。
[0050]主體段和邊緣段的抗扭曲層位于芯部剛性層的外部，在整個三層組合結(jié)構(gòu)的中間層位置，中間抗扭曲層采用聚酰胺纖維與T800碳纖維混編預制的二維織物疊層結(jié)構(gòu)，其中T800碳纖維與聚酰胺纖維的用量(重量比)為2:1，織物排布選用斜紋編織形式，在織物鋪疊過程中將芯部剛性層預埋在疊層結(jié)構(gòu)鋪層的中間部位，中間抗扭曲層的樹脂基體采用聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂，將嵌入芯部剛性層的混編二維織物疊層組合后，置于方舟型密封模具內(nèi)，將密封模具內(nèi)的空氣抽出并保證體系的真空度在0.0SMPa，之后通過壓機對模具進行加壓，壓機作用于樣品的壓強控制在20MPa，中間抗扭曲層的最終樹脂含量為47%。
[0051]待上述剛性層和抗扭曲層制備完畢之后，最后在中間抗扭曲層表面鋪疊熱塑性熱熔纖維與高韌性纖維的混編二維織物，所用的高韌性纖維為芳綸纖維，所用的熱塑性熱熔纖維為熱塑性聚氨酯纖維。其中芳綸纖維與熱塑性聚氨酯纖維的混編比例(重量比)為5:1，織物排布選用緞紋編織形式。待表面耐老化層鋪疊完畢后，將上述混編纖維的二維織物鋪疊在中間抗扭曲層表面將其置于模具中，開啟壓機并將模壓壓力控制在22MPa，將最終溫度提高至170°C，通過熱塑性聚氨酯纖維熱熔完成芳綸纖維增強聚氨酯樹脂基復合材料表面耐老化層的制備，表面耐老化層模壓時間為5分鐘。
[0052]復合材料風電葉片筋板采用T700碳纖維與環(huán)氧樹脂通過模壓制備，壓制壓力控制在15MPa，最終固化溫度為120 °C，固化時間為2.5小時。
[0053]最終復合材料筋板的樹脂含量為40%。舟型復合材料葉片與復合材料筋板之間采用特種高強環(huán)氧樹脂膠接固定，沿著葉片長度方向四等分，將筋板粘接在舟型葉片的凹面位置。
[0054]實施例3
[0055]方舟型垂直軸風力發(fā)電機葉片的制備包括如下步驟:
[0056]垂直軸風力發(fā)電葉片的主體段和邊緣段均采用“剛性層、抗扭曲層、耐老化層”三層結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)。其中主體段和邊緣段的剛性層的增強纖維采用MJ60碳纖維，樹脂基體選用不飽和聚酯樹脂，通過拉擠成型方式制備單向碳纖維復合材料板，所用的拉擠過程固化溫度為120-140°C，固化時間為9分鐘，芯部剛性層復合材料板的樹脂含量為50%，剛性層位于風電葉片主體段和邊緣段的芯部。
[0057]主體段和邊緣段的抗扭曲層位于芯部剛性層的外部，在整個三層組合結(jié)構(gòu)的中間層位置，中間抗扭曲層采用聚丙烯纖維與T700碳纖維混編預制的二維織物疊層結(jié)構(gòu)，其中T700碳纖維與聚丙烯纖維的用量(重量比)為4:1，織物排布選用平紋編織形式，在織物鋪疊過程中將芯部剛性層預埋在疊層結(jié)構(gòu)鋪層的中間部位，中間抗扭曲層的樹脂基體采用聚氨酯改性的不飽和聚酯樹脂，將嵌入芯部剛性層的混編二維織物疊層組合后，置于方舟型密封模具內(nèi)，將密封模具內(nèi)的空氣抽出并保證體系的真空度在0.08MPa，之后通過壓機對模具進行加壓，壓機作用于樣品的壓強控制在26MPa，中間抗扭曲層的最終樹脂含量為41%。
[0058]待上述剛性層和抗扭曲層制備完畢之后，最后在中間抗扭曲層表面鋪疊熱塑性熱熔纖維與高韌性纖維的混編二維織物，所用的高韌性纖維為PBO纖維，所用熱塑性熱熔纖維為熱塑性聚乙烯纖維。其中PBO纖維與熱塑性聚乙烯纖維的混編比例(重量比)為3:1，織物排布選用緞紋編織形式。待表面耐老化層鋪疊完畢后，將上述混編纖維的二維織物鋪疊在中間抗扭曲層表面將其置于模具中，開啟壓機并將模壓壓力控制在18MPa，將最終溫度提高至混編織物153°C，通過熱塑性聚乙烯纖維的融化完成PBO纖維增強聚乙烯樹脂基體復合材料表面耐老化層的制備。表面耐老化層的模壓時間為4分鐘。
[0059]復合材料風電葉片筋板采用T800碳纖維與酚醛樹脂通過模壓制備，壓制過程的壓力控制在22MPa，最終固化溫度為150°C，固化時間為3.5小時。
[0060]最終復合材料筋板的樹脂含量為40%。舟型復合材料葉片與復合材料筋板之間采用特種高強環(huán)氧樹脂膠接固定，沿著葉片長度方向五等分，將筋板粘接在舟型葉片的凹面位置。
[0061 ] 實施例4
[0062]方舟型垂直軸風力發(fā)電機葉片的制備包括如下步驟:
[0063]垂直軸風力發(fā)電葉片的主體段和邊緣段均采用“剛性層、抗扭曲層、耐老化層”三層結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)。其中主體段和邊緣段的剛性層的增強纖維采用碳化硅纖維，樹脂基體選用環(huán)氧樹脂，通過拉擠成型方式制備單向碳化硅纖維復合材料板，所用的拉擠過程固化溫度為150-220°C，固化時間為10分鐘，芯部剛性層復合材料板的樹脂含量為55%，剛性層位于風電葉片主體段和邊緣段的芯部。
[0064]主體段和邊緣段的抗扭曲層位于芯部剛性層的外部，在整個三層組合結(jié)構(gòu)的中間層位置，中間抗扭曲層采用聚丙烯纖維與S玻璃纖維混編預制的二維織物疊層結(jié)構(gòu)，其中S玻璃纖維與聚丙烯纖維的用量(重量比)為6:1，織物排布選用斜紋編織形式，在織物鋪疊過程中將芯部剛性層預埋在疊層結(jié)構(gòu)鋪層的中間部位，中間抗扭曲層的樹脂基體采用聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂，將嵌入芯部剛性層的混編二維織物疊層組合后，置于方舟型密封模具內(nèi)，將密封模具內(nèi)的空氣抽出并保證體系的真空度在0.1MPa，之后通過壓機對模具進行加壓，壓機作用于樣品的壓強控制在27MPa，中間抗扭曲層的最終樹脂含量為43%。
[0065]待上述剛性層和抗扭曲層制備完畢之后，最后在中間抗扭曲層表面鋪疊熱塑性熱熔纖維與高韌性纖維的混編二維織物，所用的高韌性纖維為芳綸纖維，所用的熱塑性熱熔纖維為熱塑性聚氨酯纖維。其中芳綸纖維與熱塑性聚氨酯纖維的混編比例(重量比)為8:1，織物排布選用平紋編織形式。待表面耐老化層鋪疊完畢后，將上述混編纖維的二維織物鋪疊在中間抗扭曲層表面將其置于模具中，開啟壓機并將模壓壓力控制在22MPa，將最終溫度提高至混編織物95°C，通過熱塑性聚氨酯纖維的熱熔完成芳綸纖維增強聚氨酯樹脂基體復合材料表面耐老化層的制備。表面耐老化層的模壓時間為5分鐘。
[0066]復合材料風電葉片筋板采用S玻璃纖維與環(huán)氧樹脂通過模壓制備，壓制過程的壓力控制在30MPa，最終固化溫度為133°C，固化時間2小時。
[0067]最終復合材料筋板的樹脂含量為40%。舟型復合材料葉片與復合材料筋板之間采用特種高強環(huán)氧樹脂膠接固定，沿著葉片長度方向五等分，將筋板粘接在舟型葉片的凹面位置。
[0068]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種垂直軸復合材料風電葉片，其特征在于:包括主體段、邊緣段和筋板，邊緣段設置于主體段的四周，邊緣段和主體段組成舟型結(jié)構(gòu)，筋板橫跨舟型結(jié)構(gòu)的凹面部位，連接邊緣段相對的兩個部位，用于加固風電葉片;主體段和邊緣段均由剛性層、抗扭曲層和耐老化層組成，其中，剛性層采用無機纖維織物浸漬熱固性樹脂制備而成，抗扭曲層采用熱塑性纖維與無機纖維的二維織物疊層浸漬熱固性樹脂制備而成，剛性層設置于抗扭曲層的疊層結(jié)構(gòu)中，耐老化層為熱塑性熱熔纖維與韌性纖維的混編二維織物經(jīng)過模壓制備而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電葉片，其特征在于:剛性層中，無機纖維為MJ40碳纖維、MJ60碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、氮化硼纖維、碳化硼纖維或玄武巖纖維，纖維采用單向排布形式； 或剛性層中，熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、熱固性聚氨酯樹脂或聚酰亞胺樹脂； 或剛性層中的樹脂含量不超過60%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電葉片，其特征在于:抗扭曲層的織物排布為平紋、斜紋或緞紋，無機纖維與熱塑性纖維的重量比為I: 1-10: I; 或抗扭曲層中，無機纖維為T300碳纖維、T700碳纖維、T800碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維，熱塑性纖維為聚氨酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯纖維或聚丙烯纖維； 或抗扭曲層中，樹脂基體為熱塑性樹脂改性的熱固性樹脂。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電葉片，其特征在于:樹脂基體為聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或不飽和聚酯樹脂。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電葉片，其特征在于:耐老化層中，韌性纖維為高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維或PBO纖維;熱塑性熱熔纖維為熱塑性聚氨酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯纖維或聚丙烯纖維； 或耐老化層中，韌性纖維與熱塑性熱熔纖維的混編重量為I: 1-10: I，織物排布為平紋、斜紋或緞紋。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電葉片，其特征在于:所述筋板采用增強纖維織物浸漬熱固性樹脂制備而成； 或筋板中，增強纖維為T300碳纖維、T700碳纖維、T800碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維，熱固性樹脂選用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或不飽和聚酯樹脂。7.權(quán)利要求1-6任一所述垂直軸復合材料風電葉片的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)采用無機纖維織物浸漬熱固性樹脂，分別制備主體段和邊緣段的剛性層； 2)將主體段和邊緣段的剛性層進行組合，得到剛性層主體； 3)在剛性層主體上下表面分別鋪疊采用熱塑性纖維與無機纖維混編得到的二維織物，將剛性層埋入混編二維織物的疊層結(jié)構(gòu)中，然后置于方舟型模具中； 4)采用熱固性樹脂對得到的混編二維織物的疊層結(jié)構(gòu)進行真空浸漬，壓制固化成型后制得抗扭曲層； 5)在抗扭曲層的上表面鋪疊熱塑性熱熔纖維與韌性纖維的混編二維織物，通過模壓成型，制備耐老化層； 6)采用增強纖維浸漬熱固性樹脂制備筋板，將筋板固定在舟型葉片上，連接邊緣段的相對的兩部分，對風電葉片進行加固； 只要可以完成風電葉片的制作，以上步驟可調(diào)整。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:步驟4)中，熱壓固化的真空度為0.06-0.1MPa，壓制的壓強為5-30MPa。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:步驟5)中，耐氧化層的模壓時間不超過5min; 或筋板通過膠接的方式固定在風電葉片上，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂膠。10.權(quán)利要求1-6任一所述風電葉片在風力發(fā)電中的應用。
【文檔編號】B32B5/08GK105863960SQ201610344194
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】蔡珣, 陳志剛
【申請人】四川省德維新材料科技有限責任公司