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国内外风电叶片相关创新材料相关介绍
2011-10-19 来源:中国风能设备网

近年来,复合材料制造商倾力研发更好的材料来满足风电市场的需求,关于风电材料的报道层出不穷,在风轮机尺寸日益增大的形势下,材料供应商们面临着明显的挑战,特别在转子叶片制造方面。文章将把近两年国内外企业推出的风电叶片用创新材料做简单的介绍。

一、国外企业

(1) 欧文斯科宁的WindStrand 玻璃纤维

美国欧文斯科宁公司的WindStrand增强材料是能使风轮机制造商优化系统设计,降低发电成本的突破性高性能纤维增强材料。与E玻璃纤维相比,它能使同样设计的叶片减轻重量17%,或使同样重量的叶片长度增加6%,从而提高发电量12%。而与碳/玻混杂叶片相比,它能节省制造成本20%。

20年来,欧文斯科宁的玻璃纤维无捻粗纱和织物受到各大风轮叶片制造商的欢迎。

(2) AGY的S-1 Glass无捻粗纱

美国AGY公司于2009年9月宣布它所研发的S-1 Glass新型高性能玻璃纤维无捻粗纱获得国际资深认证机构德国劳埃德(GL)为其用于风力发电机叶片的认证。此S-1玻璃纤维填补了E玻璃与S-2高强度玻璃之间的成本和性能空白,因此是制造风轮叶片主梁的理想材料。据称在同样树脂体系中,S-1玻璃纤维比E玻璃纤维拉伸强度高45%,拉伸模量高25%以上,藉此它可增加叶片长度或减轻叶片重量从而降低风轮机成本和发电成本。

(3) PPG的HYBON玻璃纤维无捻粗纱

美国PPG工业公司于2010年1月11日宣布其用于风轮机叶片制造的HYBON玻璃纤维无捻粗纱产品获得GL认证。经认证的产品包括HYBON 2001、2002、2006和高性能2026无捻粗纱。据介绍,这些无捻粗纱可让风轮叶片制造商使用多种树脂(包括乙烯基酯树脂)制造高性能产品,特别是HYBON 2026无捻粗纱是专为大型叶片和海上风轮机而设计。认证结果表明,HYBON玻璃纤维产品超过了GL的标准,超过了目前风轮叶片的设计要求。PPG将继续致力满足和超过风能这一新兴行业的高要求。

(4) 佳斯迈威的086型玻璃纤维无捻粗纱

2010年4月,美国佳斯迈威公司的086型无捻粗纱获得GL的风电应用认证(并适用于舰艇和工业用途)。因其良好的浸湿特性和在环氧树脂中优异的耐疲劳性能,此品牌无捻粗纱特别适用于树脂灌注工艺。

该公司为此品牌及076型无捻粗纱提出了一个新的标准,即提高了线密度(Tex)的稳定性,使织造商和风轮叶片制造商能够进一步优化工艺过程控制,织造商得以织造重量一致的织物,叶片制造商能够减少玻璃纤维和树脂的用量,以更低的系统总成本制造更轻的叶片。

(5) 巴斯夫新近研发了制造大叶片的环氧树脂体系

在风轮机尺寸日益增大的形势下,材料供应商们面临着明显的挑战,特别在转子叶片制造方面。目前,弹性更好的玻纤增强环氧复合材料正在取代传统的聚酯基复合材料,以获得转子跨度超过100m时所需的材料性能。为应对这一挑战,德国巴斯夫公司新近研发了制造大叶片的环氧树脂体系,并获得了GL认证。这些环氧体系能够减少固化时间从而大大缩短成型周期(约30%)。

(6) 拜耳风电叶片用聚氨酯复合材料

拜耳集团旗下的美国拜耳材料科技公司获得美国能源部75万美元的拨款,正在探讨用碳纳米管增强聚氨酯复合材料来制造1.5MW以上的更大、更强、更轻的风轮叶片。

拜耳称这种用碳纳米管增强的聚氨酯体系可提高材料的比强度50%之多。该项目还将探索把低VOC(挥发性有机化合物)聚氨酯基材料作为低排放技术来减少碳足迹。

除了提供强度更高的复合材料结构外,聚氨酯基体系还使用生物基组分,并可省去后固化工序以降低能耗。

二、国内企业

(1) 巨石集团的E6高性能玻璃纤维

为了满足风电市场对风轮叶片增强材料的技术要求,中国巨石集团于2008年研制出具有独特成分的E6高性能玻璃纤维,于2009年正式推出。据称E6玻璃纤维与传统的E玻璃纤维相比,拉伸强度可提高15%,模量可提高10%。

398和386T两种直接无捻粗纱分别为环氧树脂和聚酯树脂而研制,它们均使用专门的硅烷基浸润剂,用来织造单向、双轴向或多轴向织物,具有优良的织造性能,可织成清洁和平整的织物,用于预浸料或树脂灌注成型。

(2) 重庆国际的ECT、TM高性能玻璃纤维

为应对风电市场对玻璃纤维更高拉伸强度、拉伸模量和耐疲劳性能的要求,中国重庆国际复合材料公司紧随国际步伐,开发了ECT系列玻璃纤维,又为应对更长叶片市场的需求,开发了TM系列玻璃纤维。据称此两种玻璃纤维全面进入我国兆瓦级风轮叶片市场,每月用于叶片市场的出货量达4,000t,其中多轴向织物8,00t,高性能叶片用纱3,000t。

(3) 泰山玻纤的GMG玻璃纤维

中国泰山玻璃纤维公司于2009年正式推出GMG玻璃纤维,拟全面进入风电和高性能玻璃钢市场。

新的玻璃配方、表面处理技术和先进的生产工艺不仅优化了GMG纤维的内部结构,而且显著提高其表面性能。据报它与普通玻璃纤维相比,同条件下其拉伸强度提高22%,模量提高15%,耐酸性能提高50%,并具有很好的抗疲劳性能。
 

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