[发明专利]一种风力发电机叶片用复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种风力发电机叶片用复合材料及其制备方法，所述复合材料由以下质量百分含量的原料组成：环氧树脂35‑60％、玻璃纤维10‑30％、碳纳米管2‑5％、加工助剂1.4‑5.0％、稀释剂4‑6％、偶联剂0.2‑0.5％，余量为固化剂。本发明风力发电机叶片用复合材料，可以改善现有技术的缺点，玻璃纤维可以增强热塑性树脂复合材料因为纤维在基体树脂中存在方式不仅是连续的，而且还以大致平行的方式排列，纤维在其长度方向上能充分发挥纤维的高强高模特性，因此能够保证风力发电机叶片的整体机械性能。另外，加入的碳纳米管可以增强复合材料的拉伸性能、疲劳性能和断裂韧性，同时增加复合材料抗老化能能力。

技术领域

本发明涉及纤维增强热塑性树脂复合材料技术领域，具体涉及一种风力发电机叶片用复合材料及其制备方法。

背景技术

叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件。恶劣的环境和长期不停地运转，要求叶片具有比重轻，耐疲劳强度、耐腐蚀、耐紫外线照射和耐雷击等优异性能，且要求安装、维护费用低。因此能够生产出优质的叶片就需要有性能优越及适宜的原材料作保证。纤维增强复合材料因为具有比强度高、比模量大等优点，是作为风力发电机叶片生产的首选材料。

但目前风力发电机叶片用复合材料存在着机械强度不足、耐老化能力差等缺点，难以满足生产需要。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高强度、高模量和耐老化的风力发电机叶片用复合材料。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种风力发电机叶片用复合材料，所述复合材料由以下质量百分含量的原料组成：

在其中一个实施例中，所述复合材料由以下质量百分含量的原料组成：

在其中一个实施例中，所述环氧树脂为重量比为1：(0.5-5)的双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂的混合物。

在其中一个实施例中，所述稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚。

在其中一个实施例中，所述偶联剂为KH560。

在其中一个实施例中，所述固化剂为环氧树脂固化剂T31。

在其中一个实施例中，所述功能助剂包括润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和相容剂。

在其中一个实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为抗氧剂1076；所述光稳定剂为HALS受阻胺；所述紫外线吸收剂为二苯甲酮；所述相容剂为乙撑双硬脂酰胺。

在其中一个实施例中，所述润滑剂在所述复合材料中的质量含量为0.1-0.5％；所述抗氧剂在所述复合材料中的质量含量为0.5-1.5％；所述光稳定剂在所述复合材料中的质量含量为0.2-0.8％；所述紫外线吸收剂在所述复合材料中的质量含量为0.1-0.3％；所述相容剂在所述复合材料中的质量含量为0.3-1.2％。

本发明还提供了所述风力发电机叶片用复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在室温条件下，将玻璃纤维通过低温等离子处理箱，并且装箱备用；

(2)将碳纳米管放入高速搅拌机中，在高速搅拌的条件下，缓慢倒入偶联剂，并使偶联剂均匀的包覆在碳纳米管的表面；

(3)按配比将环氧树脂、加工助剂、稀释剂和固化剂搅拌混合均匀，得到混合基料；

(4)把步骤(1)处理后的玻璃纤维、步骤(2)处理后的碳纳米管与步骤(3)的混合基料加入双螺杆挤出，经双螺杆挤出机在260-280℃温度下熔融、混炼、挤出造粒即得风力发电机叶片用复合材料。