[发明专利]复合结构

说明书

本发明描述了一种复合结构，其包含数个含热固性树脂的元件(1)和数个热塑性元件(2)和至少一个在含热固性树脂的元件(1)与热塑性元件(2)之间的界面(3)，其中含热固性树脂的元件(1)和热塑性元件(2)在界面(3)处包含在固化所述复合结构时互相键合的官能团，且所述官能团在它们的未键合状态下独立地选自胺、羧酸、酸酐、环氧乙烷类及其衍生物。另外，本发明描述了包含这种复合结构的叶片。

本发明描述了基于数个热固性树脂元件的复合结构，特别是用在叶片中，例如作为风力涡轮机系统的一部分的复合结构，还涉及包含这样的复合结构的叶片。

风力涡轮机系统的叶片传统上由几个含纤维增强树脂的部件制成。通常，叶片一体浇铸或分几件浇铸，例如两个壳，然后互相胶合。制造含树脂的部件，如叶片的主要加工方法是真空树脂注入。另一加工方法是使用已含有树脂作为基质材料的机织或单向玻璃织物的预浸料坯（prepreg）模制。

为了承受大和反复的载荷，风力涡轮机叶片传统上由具有良好机械性质的热固性树脂制成。因此，典型的含树脂部件是由互相叠加并组成最终叶片结构的数个增强树脂层构成的层合材料。通常，选择叶片材料以向叶片提供高刚性以及抗扭性和抗疲劳性。由于此类叶片的机械性能，通常使用环氧树脂，尤其是如果制造大于40或50米的较长叶片。在例如汽车工业中对复合结构采用类似的工艺和树脂材料。

此类热固性元件中所用的增强树脂材料的量使所得部件比相应的未增强部件重，其中所用增强材料的量通常取决于机械要求。在专利申请US 2002/01787702 A1中，已经提出由热塑性第一层和第二热固性层的组合制成的用于汽车用途的复合部件。由热塑性材料制成的第一层提供良好表面修饰并降低整体部件重量，而由热固性树脂制成的第二层为复合部件提供良好强度和刚性。热塑性层和热固性层通过利用粘合位点（其通过作用于热塑性树脂组分的未反应的热固性树脂组分活化或通过这两种树脂机械渗透薄多孔层活化）互相粘合。使用苯乙烯基团作为这样的活性位点。

在风力涡轮机叶片领域中也考虑如汽车应用领域中所述的将一些热塑性元件并入复合结构中。为了提高加工能力或为了实现该元件在层合材料应用中的效用而做出这些考虑。

但是，在风力涡轮机叶片用途中，研究出在一定程度上（最通常不利地）影响包含热塑性和热固性树脂的层合材料的所得机械性质。这主要由热塑性材料的较差材料性质或热塑性与热固性树脂层之间的较差界面性质造成。因此，如果使用这样的复合材料，尽可能降低该复合结构中热塑性材料的量。

因此本发明的一个目的是克服包含热固性树脂元件和热塑性元件的常见复合结构的上述缺点，尤其是改进这种复合材料的机械性质。

通过根据权利要求1的复合结构和根据权利要求7的叶片实现这一目的。

根据本发明，该复合结构包含多个含热固性树脂的元件和多个热塑性元件和至少一个在含热固性树脂的元件与热塑性元件之间的界面。“数个”在本发明背景中是指在该结构中包含一个或更多个，例如至少两个、多于两个或多个相同类型的元件，即含热塑性或热固性树脂的元件。它们可以互相紧邻布置或不同类型以相继次序布置，如热塑性元件和含热固性树脂的元件的堆叠层合材料。因此，在本发明的复合结构中包含一个或多个分别在含热固性树脂的元件与热塑性元件之间的界面。

由于含热固性树脂的元件与热塑性元件在界面处的接合对该复合结构的材料性质至关重要，含热固性树脂的元件和热塑性元件在界面处包含在固化或硬化该复合结构时互相键合的官能团。通过引入热塑性材料（特别是树脂材料）或热固性树脂或这两种材料或树脂中的可以在彼此之间形成稳定键的反应性基团改进该复合材料的机械性质，例如刚性。