本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

高強(qiáng)度玻璃纖維織物被廣泛使用航空、航天、風(fēng)力發(fā)電、汽車、游輪制造、石油管道等行業(yè)。其與樹脂搭配可做成高強(qiáng)度的玻璃鋼，該玻璃鋼相比鋼鐵的特點(diǎn)是：強(qiáng)度更高，重量更輕，耐腐蝕性更好，其已經(jīng)是大型風(fēng)電葉片的主體材料。

隨著風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，風(fēng)力發(fā)電向大功率、長(zhǎng)葉片的方向發(fā)展。葉片長(zhǎng)度增加勢(shì)必增加葉片的質(zhì)量。經(jīng)對(duì)長(zhǎng)度10-60 m的葉片進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)表明，葉片質(zhì)量按長(zhǎng)度的三次方增加。葉片輕量化對(duì)運(yùn)行、疲勞壽命、能量輸出有重要的影響。由于葉片運(yùn)行時(shí)其重力產(chǎn)生交變載荷，使葉片本身及機(jī)組產(chǎn)生疲勞。葉片減重呵相應(yīng)減少輪轂、機(jī)艙、塔架等結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。同時(shí)為了保證在極端風(fēng)載下葉尖不碰塔架，葉片必須具有足夠的剛度，故有必要研發(fā)一種重量更輕、剛度更好的風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料及其制備方法。

一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料，包括以下重量百分比的成分：

改性高強(qiáng)度玻璃纖維 50-65%

碳纖維 5-8%

多元胺類固化劑 2-3%

3,3,5-三甲基環(huán)己酮 0.1-0.3%

雙酚A型縮水甘油醚 余量。

一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

A、將異丙醇鋁和乙醇鎂加入乙醇中，再加入丙酮，攪拌均勻；

B、緩慢加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的乙醇溶液，攪拌6-8小時(shí)，得到溶液膠；

C、將溶液膠緩慢加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的乙酸乙烯樹脂溶液中，高速攪拌4-6小時(shí)；

D、將以上溶液作為紡絲溶液，采用靜電紡絲工藝，將其負(fù)載在高強(qiáng)度玻璃纖維上；

E、400-600℃高溫煅燒2-3小時(shí)，得到改性高強(qiáng)度玻璃纖維；

F、將改性高強(qiáng)度玻璃纖維和碳纖維放入模具中，采用真空灌注工藝得到風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料。

優(yōu)選的，所述的步驟A中，異丙醇鋁和乙醇鎂的物質(zhì)的量之比為2:1。

優(yōu)選的，所述的步驟F中，所述的真空灌注工藝，包括以下步驟：

步驟一、將改性高強(qiáng)度玻璃纖維和碳纖維放入模具中，抽真空，在真空度≥98kPa的條件下，保持30min預(yù)壓實(shí)在纖維；

步驟二、室溫下灌注多元胺類固化劑、雙酚A型縮水甘油醚和3,3,5-三甲基環(huán)己酮，灌注時(shí)間為20min，灌注過(guò)程中保持真空泵開啟；

步驟三、灌注完畢后關(guān)閉真空閥，保持真空壓，將模具放入烘箱，加熱固化。

本發(fā)明所提供的一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料及其制備方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用改性高強(qiáng)度玻璃纖維和碳纖維一起加入的方式，既降低了質(zhì)量，也控制了成本；

2、采用鎂、鋁納米材料改性高強(qiáng)度玻璃纖維，在后續(xù)的真空灌注工藝制備玻纖增強(qiáng)材料的過(guò)程中，加熱條件下可以生成鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)，有利于增強(qiáng)纖維間的剛度；

3、使用多元胺類固化劑、雙酚A型縮水甘油醚和3,3,5-三甲基環(huán)己酮，固化效果好，也有利于生成鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)纖維間的剛度。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料，包括以下重量百分比的成分：

改性高強(qiáng)度玻璃纖維 60%

碳纖維 6%

多元胺類固化劑 2.5%

3,3,5-三甲基環(huán)己酮 0.2%

雙酚A型縮水甘油醚 余量。

一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

A、將2mol異丙醇鋁和1mol乙醇鎂加入乙醇中，再加入50g丙酮，攪拌均勻；

B、緩慢加入250g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的乙醇溶液，攪拌7小時(shí)，得到溶液膠；

C、將溶液膠緩慢加入到500g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的乙酸乙烯樹脂溶液中，高速攪拌5小時(shí)；

D、將以上溶液作為紡絲溶液，采用靜電紡絲工藝，將其負(fù)載在高強(qiáng)度玻璃纖維上；

E、550℃高溫煅燒2.5小時(shí)，得到改性高強(qiáng)度玻璃纖維；

F、將改性高強(qiáng)度玻璃纖維和碳纖維放入模具中，采用真空灌注工藝得到風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料。

所述的步驟F中，所述的真空灌注工藝，包括以下步驟：

步驟一、將改性高強(qiáng)度玻璃纖維和碳纖維放入模具中，抽真空，在真空度≥98kPa的條件下，保持30min預(yù)壓實(shí)在纖維；

步驟二、室溫下灌注多元胺類固化劑、雙酚A型縮水甘油醚和3,3,5-三甲基環(huán)己酮，灌注時(shí)間為20min，灌注過(guò)程中保持真空泵開啟；

步驟三、灌注完畢后關(guān)閉真空閥，保持真空壓，將模具放入烘箱，加熱固化。

實(shí)施例2

一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料，包括以下重量百分比的成分：

改性高強(qiáng)度玻璃纖維 65%

碳纖維 5%

多元胺類固化劑 3%

3,3,5-三甲基環(huán)己酮 0.1%

雙酚A型縮水甘油醚 余量。

一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

A、將2mol異丙醇鋁和1mol乙醇鎂加入乙醇中，再加入50g丙酮，攪拌均勻；

B、緩慢加入250g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的乙醇溶液，攪拌8小時(shí)，得到溶液膠；

C、將溶液膠緩慢加入到500g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的乙酸乙烯樹脂溶液中，高速攪拌4小時(shí)；

D、將以上溶液作為紡絲溶液，采用靜電紡絲工藝，將其負(fù)載在高強(qiáng)度玻璃纖維上；

E、400-600℃高溫煅燒3小時(shí)，得到改性高強(qiáng)度玻璃纖維；

F、將改性高強(qiáng)度玻璃纖維和碳纖維放入模具中，采用真空灌注工藝得到風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料。

所述的步驟F中，所述的真空灌注工藝，包括以下步驟：

步驟一、將改性高強(qiáng)度玻璃纖維和碳纖維放入模具中，抽真空，在真空度≥98kPa的條件下，保持30min預(yù)壓實(shí)在纖維；

步驟二、室溫下灌注多元胺類固化劑、雙酚A型縮水甘油醚和3,3,5-三甲基環(huán)己酮，灌注時(shí)間為20min，灌注過(guò)程中保持真空泵開啟；

步驟三、灌注完畢后關(guān)閉真空閥，保持真空壓，將模具放入烘箱，加熱固化。

實(shí)施例3

一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料，包括以下重量百分比的成分：

改性高強(qiáng)度玻璃纖維 50%

碳纖維 8%

多元胺類固化劑 2%

3,3,5-三甲基環(huán)己酮 0.3%

雙酚A型縮水甘油醚 余量。

一種風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

A、將2mol異丙醇鋁和1mol乙醇鎂加入乙醇中，再加入50g丙酮，攪拌均勻；

B、緩慢加入250g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的乙醇溶液，攪拌6小時(shí)，得到溶液膠；

C、將溶液膠緩慢加入到500g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的乙酸乙烯樹脂溶液中，高速攪拌6小時(shí)；

D、將以上溶液作為紡絲溶液，采用靜電紡絲工藝，將其負(fù)載在高強(qiáng)度玻璃纖維上；

E、400-600℃高溫煅燒2小時(shí)，得到改性高強(qiáng)度玻璃纖維；

F、將改性高強(qiáng)度玻璃纖維和碳纖維放入模具中，采用真空灌注工藝得到風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料。

所述的步驟F中，所述的真空灌注工藝，包括以下步驟：

步驟一、將改性高強(qiáng)度玻璃纖維和碳纖維放入模具中，抽真空，在真空度≥98kPa的條件下，保持30min預(yù)壓實(shí)在纖維；

步驟二、室溫下灌注多元胺類固化劑、雙酚A型縮水甘油醚和3,3,5-三甲基環(huán)己酮，灌注時(shí)間為20min，灌注過(guò)程中保持真空泵開啟；

步驟三、灌注完畢后關(guān)閉真空閥，保持真空壓，將模具放入烘箱，加熱固化。

由以上測(cè)試數(shù)據(jù)可以知道，本發(fā)明的風(fēng)葉用玻纖增強(qiáng)材料的剛度非常好，完全符合風(fēng)葉的使用要求。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。