[实用新型]附聚粒子云网涂覆的纤维束以及包含其的纺织品、复合材料、结构和风力涡轮机叶片

说明书

技术领域

本发明通常涉及用附聚粒子云网(agglomerated particle cloud network)涂覆的纤维束和附聚粒子云网复合物。 

背景技术

在工业中使用纤维增强复合材料已发展为一种生产具有较低重量的高强度组件的途径。随着对可再生能源的持续追求，风力涡轮机已经获得越来越多的关注。复合物被广泛用于风力涡轮机的叶片中。对从风力涡轮机产生更多能量的探求促进了技术进步，其使得风力涡轮机的尺寸增大以及风力涡轮机组件具有了新的设计。随着风力涡轮机物理尺寸和存在形式的增大，对平衡风力涡轮机叶片制造成本和风力叶片中的复合材料性能的需求也在增加。 

纤维增强聚合物复合材料的疲劳性能是一种复杂的现象。在这些材料体系中，疲劳损坏的特征在于在多个部位引起破坏、破坏从这些初始部位增长以及从多个起源发出的破坏相互作用。这种总体过程由于其分布性质是值得注意的，该分布性质提供了在周期载荷下影响材料行为的机会。 

候选物质的疲劳性能在设计和材料选择过程中具有重要的作用。能够提高玻璃增强聚合物复合材料的疲劳性能的材料技术使得能够从使用环氧树脂转为使用乙烯酯(VE)或不饱和聚酯(UP)树脂，实现高性能效用率的风力涡轮机叶片。从环氧树脂向VE或UP树脂的转变将降低风力叶片制造商的树脂成本，允许使用较低成本的模具，而且通过消除复杂的后固化(post-curing)过程能够显著减少模具循环时间。使用基于纺织物的制作方法来在复合材料内构建新型微观结构特征可产生该益处。 

发明内容

本文提供了一种附聚粒子云网涂覆的纤维束，其含有纤维束和附聚粒子云网。所述纤维束含有多根纤维和位于纤维之间的空隙空间。所述附聚粒子云网含有多个位于纤维束中的至少部分空隙空间中的附聚纳米颗粒(agglomerated nanoparticles)。所述附聚纳米颗粒在邻近纤维之间形成桥。在附聚粒子云网涂覆的纤维束之内，纤维数量的10～100%含有到达一根或多根邻近纤维的桥。所述附聚纳米颗粒形成附聚粒子云网涂覆的纤维束的有效截面面积的约1～60%。 

在一个方面中，所述纤维各自具有直径，且其中大多数桥位于分隔距离小于所述纤维平均直径的两根邻近纤维之间。 

本文还提供了一种附聚粒子云网涂覆的纺织品，其包含如上所述的附聚粒子云网涂覆的纤维束。 

本文还提供了一种附聚粒子云网复合材料，其包含纤维束，其包含多根纤维和位于所述纤维之间的空隙空间，其中所述纤维包括表面，其中邻近纤维之间的距离被定义为分隔距离；附聚粒子云网，其包含多个附聚纳米颗粒，其中所述附聚粒子云网是多孔的；和树脂，其位于所述纤维束的至少部分空隙空间中，其中所述附聚纳米颗粒位于所述纤维束中的至少部分空隙空间中，其中所述附聚纳米颗粒在至少部分邻近纤维之间形成桥，其中在所述附聚粒子云网涂覆的纤维束内，纤维数量的约10～100%含有到达一根或多根邻近纤维的桥，其中所述附聚纳米颗粒形成所述附聚粒子云网涂覆的纤维束的有效截面面积的约1～60%。 

在一个方面中，所述纤维各自具有直径，且其中大多数桥位于分隔距离小于所述纤维平均直径的两根邻近纤维之间。 

本文还提供了一种结构，其包括如上所述的附聚粒子云网复合材料。 

本文还提供了一种风力涡轮机叶片，其在选自下述的风力涡轮机叶片的部分中含有附聚粒子云网复合材料：翼梁部分、根部部分、前缘、后缘，其中所述附聚粒子云网复合材料包含：纤维束，其包含多根纤维和位于所述纤维之间的空隙空间，其中所述纤维包括表面，其中邻近纤维之间的距离被定义为分隔距离；附聚粒子云网，其包含多 个附聚纳米颗粒，其中所述附聚粒子云网是多孔的；和树脂，其位于所述纤维束的至少部分空隙空间中，其中所述附聚纳米颗粒位于所述纤维束中的至少部分空隙空间中，其中所述附聚纳米颗粒在至少部分邻近纤维之间形成桥，其中在所述附聚粒子云网涂覆的纤维束内，纤维数量的约10～100%含有到达一根或多根邻近纤维的桥，其中所述附聚纳米颗粒形成所述附聚粒子云网涂覆的纤维束的有效截面面积的约1～60%。 

在一个方面中，所述附聚粒子云网复合材料位于风力涡轮机叶片的经历疲劳应力的区域中。 

附图说明

图1是附聚粒子云网涂覆的纤维束的一个实施方式的截面示意图。 

图2是附聚粒子云网涂覆的纤维束一个实施方式的侧视图SEM。 

图3是附聚粒子云网复合材料的一个实施方式的截面示意图。 

图4A是附聚粒子云网复合材料的一个实施方式的剖视图SEM。