风机叶片用环氧树脂的固化动力学研究

第39卷第7期2011年7月化 工 新 型 材 料NEWCHEMICALMATERIALSVol 39No 7 107

开发应用

风机叶片用环氧树脂的固化动力学研究

张 旸1,2 张彦飞1,2 郑 澎1,2 刘亚青1,2* 李永彦3

(1.中北大学山西省高分子复合材料工程技术研究中心,太原030051;

2.中北大学材料科学与工程学院,太原030051;3.晋西工业集团有限责任公司技术部,太原030027)

摘 要 通过动态DSC(差示扫描量热法)研究了佳发JH 239、惠利LT 5078A等两种风机叶片用环氧树脂的固化动力学特征温度,并采用Kissinger、Crane法确定它们的固化动力学参数。结果表明:佳发树脂体系的表观活化能为40 60kJ/mol,惠利树脂体系的表观活化能为45 91kJ/mol,而二者的反应级数分别为0 8592和0 8730,近似于一级反应。最后根据Arrhenius方程得到各自的指前因子及其固化动力学模型,并与一种国外成熟的叶片用树脂体系(亨斯迈树脂)进行比较,结果表明三者的动力学性能较为接近。关键词 风机叶片,环氧树脂,固化动力学

Studyoncuringkineticsofepoxyresinusedforwindturbineblades

ZhangYang1,2 ZhangYanfei1,2 ZhengPeng1,2 LiuYaqing1,2 LiYongyan3

(1.TheResearchCenterforEngineeringTechnologyofPolymericCompositesofShanxiProvince,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051;

2.CollegeofMaterialScienceandEngineering,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051;

3.TechnologyDepartmentofJinxiMachineIndustryGroupLtd.,Taiyuan030027)Abstract Thecuringkineticscharacteristictemperaturesofthetwoepoxyresins(JiafaJH 239andHuiliLT-5078A)usedforwindturbinebladeswereinvestigatedbyDSC(DynamicStabilityControl),andthecuringkineticparame tersweredeterminedwiththemethodsofKissingerandCrane.TheresultsshowedthattheapparentactivationenergyofJiafaresinsystemwas40.60kJ/mol,thatofHuiliresinsystemwas45.91kJ/mol,thereactionorderofthetwowerere spectively0 8592and0 8730,andthiswassimilartofirstorderreaction.Finally,thepre exponentialfactorsandcuringkineticsmodelsofeachsystemwereobtainedaccordingtoArrheniusequation,thenacomparisonwasmadewithanover seamatureresinsystem(Huntsmanresin)usedforwindturbineblades,andtheresultsshowedthatthedynamiccharac teristicsofthethreesystemswerequiteclosetoeachother.

Keywords windturbineblade,epoxyresin,curingkinetic

随着世界能源危机的日益严重,公众对于生态环境的要求日益提高,发展可再生能源已成为当前世界的共同趋势。风能作为一种可再生能源,分布广泛,资源丰富,是今后能源发展的一大方向。因此,世界各国都在竞相开发风能,加快风电技术的研发,以缓解越来越严重的能源危机。

叶片是风力发电机组中关键的一个组件,其树脂质量好坏直接关系到叶片的质量和使用寿命,树脂的固化对最终产品的微观结构有很重要的影响,从而影响到复合材料构件的性能。大型风机叶片一般采用真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)法,它是在真空状态下排除纤维增强体中的气体,利用树脂的流动和渗透,实现对纤维及其织物的浸渍,并在室

基金项目:山西省科技创新计划(2009101004)

作者简介:张旸(1987-),男,硕士,主要从事复合材料成型工艺研究。联(温或加温条件下进行固化,形成一定形状尺寸和纤维体积分

数复合材料的工艺方法[1 2]。

目前,叶片用环氧树脂严重依赖进口,因而开发适合风机叶片VARTM成型用的国产树脂体系显得十分重要。本方法对两种国产环氧树脂体系的固化行为进行研究,并与一种国外叶片用树脂进行对比,以期获得一种适合作为叶片用基体材料的环氧树脂。

1 实验部分

1.1 原料

佳发(JF)环氧树脂JH 239,固化剂JH 236(胺类),常熟