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2013-12-19 來源：建材情報所 瀏覽數：2721
這是系列文章之三。前兩篇只介紹國外環氧樹脂體系在風力機葉片中的應用。基于風電業飛速發展的需求，本文則擴大了視野和探討內容，分為四部分：一、新近環氧樹脂體系在風力機葉片、機艙罩和葉片模具中的應用；二、FRP葉片的材料回收與更新近況；三、介紹兩種新穎的FRP成型工藝；四、小結。全文中FRP在葉片、葉片模具中的應用是重點；新的、環保材料—熱塑性復合材料是葉片材料的發展方向；FRP葉片的材料回收、“正運行葉片破損自修復環氧樹脂體系”是發展動向；“修復召回有瑕疵葉片的實例”是輿論熱點。
關鍵詞：風力機葉片 環氧樹脂 預浸料 粘結劑 自修復材料 回收
1 概 述
風電屬極具發展潛力、發展最快的可再生能源。“目前，世界最大風力機的輸出功率達6MW（葉輪直徑126m，葉片長61.5m）、” [1] 7 MW（GE公司）甚至10 MW（英國正在試制）。[2]風力機葉片起著將風能轉化為電能的作用，是風力機的關鍵構件。目前，葉片一般采用環氧復合材料（碳纖維或玻纖/環氧樹脂）加工。隨著風電業的迅猛發展，葉片的復合材料[注]消耗量逐年遞增（[注]:以環氧復合材料為主——筆者注）：以印度風力機葉片的復合材料消耗量為例（見表1），2008年為2.596萬t, 2006～2009年的增長率約28%；“我國2007年約7萬t,年增長率約80%”[3]。隨著風力機、樹脂生產實踐和科技的發展，環氧復合材料除了廣泛用于加工葉片外，還加工葉片的模具和機艙罩、驅動軸，新近還出現了用于修復葉片的新趨勢，等等，不一而足——真可謂不可或缺、用途廣矣！
表1 印度風電機葉片的復合材料消耗量[4]
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年份
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2006
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2007
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2008（估計）
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2009（預計）
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消耗量（千t）
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15.79
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20.27
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25.96
|
33.20
|
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年增長率（%）
|
--
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28.3
|
28.1
|
27.9
|
|
復合材料總耗量比率（%）
|
14.6
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16.3
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18.1
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20.3
|
2 制造葉片用環氧樹脂體系與成型工藝
2.1 環氧樹脂、預浸料
乘風電業迅猛發展的大好形勢，“世界頂級化工公司——德國BASF公司和美國Dow Epoxy System公司，都瞄準了風力機葉片市場，紛紛競相推出葉片用環氧復合材料配套系列產品。”[5]
最近，江蘇泰州市惠利電子材料有限公司與山東大學合作，研制成環氧樹脂澆注料——葉片專用樹脂[注]。該材料有7項性能指標達到或超過國外同類產品，質優、價格低于進口貨，今年6月投產，預計明年產量達1 500t/a ([注]：此前，該樹脂我國依賴進口)。[21] Risoe DTU公司宣布：幫助中國林業部門利用竹纖維（bamboo shreds）/環氧樹脂試制葉片。[6]
AIRSTONE system風力機葉片用環氧產品（美國Dow Epoxy System公司）的性能好，通過了德國勞埃德（Germanischer Lloyd，GL）認證；此外，還有模具用環氧樹脂、粘結劑等。其適用的成型工藝很多，如：真空灌注、濕法手糊等。真空灌注用低粘度環氧樹脂的流動性極佳，可改善產品的力學性能、熱敏性能。該產品可使葉片更強韌、輕質、易于生產。另訊：AIRSTONE牌環氧樹脂、半成品有三種配方：①美國POLY-CARB Inc. 的配方；②美國GNS Technologies的配方；③德國UPPC AG的配方，可用于加工葉片；[2]該公司的Styrofoam牌絕緣材料也可用于加工葉片。[7]
瑞士Gurit公司推出兩種葉片用環氧預浸料：①Spar Prog牌單向纖維預浸料，用于加工氣泡少、質量高的厚層層壓板，生產效率高；②WE91L牌預浸料，放熱性低，低溫（如：80℃）固化或120℃/65分固化，21℃環境里的貯存期為60d。[8]
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