[发明专利]一种制备涡轮风机叶片主梁/辅梁的方法

说明书

本发明涉及一种制备涡轮风机叶片主梁/辅梁的方法，所述方法所制得的涡轮风机叶片主梁/辅梁及其用途。本发明的制备涡轮风机叶片主梁/辅梁的方法，提高了生产效率并节省了成本。

技术领域

本发明属于聚氨酯复合材料领域。具体地讲，本发明涉及一种用聚氨酯拉挤成型工艺和真空灌注工艺制备涡轮风机叶片主梁或辅梁的方法，所述方法所制得的涡轮风机叶片主梁或辅梁及其用途。

背景技术

近年来，聚氨酯复合材料在制备风机叶片方面的优越性受到越来越多的关注。风能被认为是目前能获得的最干净、最环保的能源之一，因此，风力涡轮机一直为市场所需求。与传统的环氧树脂制作的风机叶片相比，聚氨酯复合材料制造的风机叶片具有成本较低、物理性质更佳的优点。

本发明采用的基体树脂为聚氨酯树脂，该树脂粘度相较于环氧树脂大大降低，而且有很好的耐候性和耐疲劳性，可以保证复合材料制件的使用寿命，另外其固化周期短，可以提高设备利用率，这可以使生产成本降低。但是单一成型工艺已无法满足大型复合材料构件的高强度，低树脂用量，结构可设计等需求。怎样进一步增加增强材料在聚氨酯复合材料所制得的涡轮风机叶片主梁/辅梁中的含量，增强其强度，降低树脂原材料用量，提高结构可设计的可能性，是业界亟待解决的难题。

CN103921457B公开了一种采用拉挤工艺制造的单向片材制造风机叶片主梁或辅梁的方法，该方法包括：单向纤维的片材的拉挤制备，将拉挤单向纤维片材铺设在叶片大梁或辅梁模具上，在相邻两层片材中间放入低面密度的玻璃织物，在大梁或辅梁模具上铺设导流系统，真空灌注树脂，加热固化树脂、成型制得。该文献整个工艺设计合理，可操作性强，可满足用于生产不同长度和载荷要求的风力发电叶片。尤其是该发明采用拉挤工艺制备得到的铺设片材铺设主梁或辅梁：可有效提高材料的拉伸强度和弹性模量，大大提高叶片的牢固程度和使用寿命，叶片不易变形，并可减少叶片材料使用量，节约材料成本。并且该文献工艺可克服传统工艺单向布铺设易出现褶皱，气泡等质量问题。

CN107073888A公开一种包括细长加强结构的风轮机叶片，所述加强结构包括布置成堆叠结构的由纤维加强聚合物制成的多个板条，并且所述多个板条中至少一对相邻的板条包括灌注促进层，其中，所述灌注促进层是包括多根加捻纱的织物。本发明还表达成一种组装风轮机叶片的方法。

US2018058422A1公开了一种涉及用于风力涡轮机的转子叶片部件。该转子叶片部件包括布置在一个或多个层中的多个预固化构件。每个预固化构件由多个纤维材料构成，这些纤维材料通过具有第一硬度的树脂材料和至少具有第二硬度的附加材料固化在一起。此外，第二硬度低于第一硬度。这样，附加的低硬度材料在树脂材料内固化，从而增加预固化构件的柔韧性。

尽管有上述公开，业界仍急需改进的工艺方法，以获得更满意的强度的风机叶片主梁/辅梁。

发明内容

本发明的一个方面，是提供一种制备涡轮风机叶片主梁或辅梁的方法，包括如下步骤：

a)用聚氨酯拉挤工艺制备涡轮风机叶片主梁或辅梁的预制件；

b)将至少一所述预制件和至少一增强材料，优选纤维增强材料，置于一真空灌注模具中；和

c)(向真空灌注模具中)真空灌注聚氨酯组合物(ii)，待固化后制得所述涡轮风机叶片主梁或辅梁；

其中，所述涡轮风机叶片主梁或辅梁的增强材料，优选纤维增强材料的含量为80-88wt％，优选80-85wt％，基于所述涡轮风机叶片主梁或辅梁的总重量计。

优选的，所述步骤a)包括：

用聚氨酯组合物(i)浸润至少一纤维增强材料；

将经浸润的纤维增强材料以0.2-2m/min，优选0.4-1.5m/min的速度牵引通过一模具，固化成型以制备所述预制件。

优选的，所述聚氨酯组合物(i)包括：