高分子材料研究进展PPT课件

商品化
技术特点
在长期的应用中证明了其优异的产品 品质，其价格一直居于高位
可使风轮叶片强度更高，重量更轻， 并且更容易制造
前者可将现行叶片生产周期缩短，将 生产效率提高30％；而后者则比传 统灌注体系延长了固化时间，有利于 工艺稳定操作
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1.5 乙烯基酯树脂进展
·市场产品和在研技术
产品型号 制造商 阶段 技术特点
·市场产品和在研技术
产品型号 制造商 阶段
Aropol G300和M300 美国Ashland 商品化
Synolite™1777 和 1790-G-3
LSP-8020B
荷兰DSM
商品化
中国国防科大 在研
技术特点
具有高强度、高热变形温度、优良韧 性和低放热等特点，分别适用于真空 灌注工艺和手糊工艺
具备较高的机械特性和较低的材料成 本 ；后者黏度更低，尤其适用真空 导入工艺
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1.6 树脂成型工艺进展
·工艺类型和发展
VARTM RTM
预浸料铺放、拉挤、纤维缠绕 手糊、模压
·典型的VARTM工艺图
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2. 芯 材
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2.1 高分子芯材简介
▼芯材作用
减轻叶片重量 增强结构刚度 防止局部失稳 提高抗载荷能力
PVC泡沫 PET泡沫 PMI泡沫 PEI泡沫 SAN泡沫 PU硬泡沫
PU ① 耐温性能好：-100℃～150℃
② 绝热性能优良
便宜
③ 发泡成型和机械加工简单
④ 与其他一些结构夹芯材料比，PU硬泡力学性
能表现一般
熔融挤出法
通过纤维增 强来弥补力 学性能的不 足
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2.7 PU泡沫
定义： 通常是由多元醇、异氰酸酯、发泡剂、稳定
剂、催化剂及其他助剂制得，属于高交联度、低密度 闭孔网状结构泡沫体。
特点：① 绝热性能优良
② 发泡成型和机械加工简单 ③ 与其他结构夹芯材料比，PU硬泡力学性能 表现一般 ④ 价格便宜
研究方向：通过纤维增强来弥补力学性能的不足 制造企业：美国WebCore公司 TYCOR® W
美国Kayco复合材料公司 Kay-cell
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3. 胶 黏 剂
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3.1 胶黏剂材料认证要求
▲材料类型
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两种硬质泡沫夹芯材料的GL认证最低指标
考核指标
表观密度 剪切模量 剪切强度 杨氏模量 抗压强度 吸水率（28天后）
硬质泡沫
数值
单位
60 200 Kg/m3
15 65 kg/m³
0.5 2.6
Mpa
40 65
Mpa
0.6 3.5
Mpa
2
2 Vol.-%
测试标准
ISO 845 DIN 53294 DIN 53294 ISO 844 ISO 844 ISO 2896
Hydrex100HT
美国 Reichhold
商品化
具有低VOC值 (苯乙烯<35％)和充裕 的操作时间
MFE-RTM-200和 MFE-VARIM-200
中国华昌聚合 商品化 物
具有小于0.2Pa•s的粘度，大于2h的 凝胶时间，后者还具有＜0.3%的超 低收缩率
·主要研究目标
针对叶片用乙烯基酯树脂的研究重在性能改进，改进目标之一是为 达到抗微裂和更薄的目的而增加其固化态的塑变性；另一目标是优化固 化的外形，缩短周期，在不影响性能综合平衡的情况下降低峰温。
▼选用原则
同源匹配性 结构设计要求 制造工艺特点
采用DSC热分析技术和黏度实验方法 ，建立了双阿累尼乌斯流变模型，可 优化工艺参数和保证叶片质量
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1.4 环氧树脂进展
·市场产品和在研技术
产品型号 制造商 阶段
MGS RIM 135系列 美国Hexion 商品化
AIRSTONE系列
美国Dow
商品化
Baxxodur® 5300 和 德国Basf 5400
尺寸
50*200*15mm 60*60*50mm
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2.2 高分子芯材种类和特点
特点
价格 应用 生产工艺
PVC ① 具有很好的静、动力性能
② 使用温度：-240℃ ~ 80℃
性 价 比 靠 近 叶 真空渗透工
高
尖 的 部 艺（Gurit）
位
PET ① 在同样密度时强度和硬度比PVC 性 价 比 叶 片 壳 熔融挤出法
单位 MPa % MPa MPa ℃ (mg@168h)
环氧树脂 ≥55 ≥2.5 ≥2700 ≥100 ≥70 ≤50
不饱和聚酯 ≥40 ≥2.0 ≥2700 ≥80 ≥60 ≤50
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1.3 各类叶片树脂性能特点比较
性能特点 不饱和聚酯 乙烯基酯
环氧
固化方式
常温加热都可固化
必须加热固化
浸润性
较差
·表 GL认证主要要求
项目 拉伸剪切强度
单位 MPa
数值 ≥12
剥离强度
N/mm ≥2
热变形温度
°C
≥65
长期蠕变实验192±2h
≤0.18mm/0.5mm ≤1mm/3mm
测试条件为：分别在温度23℃，湿度50% 处理24±1h 以及 23℃蒸馏水下浸泡1000±12h
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▼四类基础材料
☆环氧树脂 乙烯基酯树脂 聚氨酯树脂 丙烯酸酯树脂
价格 应用 生产工艺
昂贵
目前最优秀
的方法---熔
融挤出法
SAN ① 具有交联PVC泡沫的大部分静力特性，但延伸 接 近
率、韧性更高些，抗冲击性能也更好
PVC
② PVC泡沫一般使用增塑剂来提高聚合物韧性，
而SAN泡沫是聚合物本身具有韧性
③ 抗压强度和剪切强度比常用的交联PVC泡沫差
④ 耐热性比PVC泡沫好
泡沫低，PET无法提供显著的减重 更高 板 的 尖
效果
端10米
②比轻木的一致性好
③ 可100%回收再利用
PMI ①耐温性好，热变形温度（180 ~ 价格高
240℃）
独特的固体 发泡技术
②在密度相同时,PMI为强度和刚度
最高的泡沫
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特点 PEI ①使用温度较宽，-194℃～180℃
②吸水率低，仅为0.25%
良好
耐腐蚀性 不耐碱
优良
良好
放热峰
较低（100℃左右） 较高（120～130℃）
固化收缩率
高（7～8%）
低（≦5%）
VOC含量
含交联剂，易挥发
不含交联剂
应用 灌注、手糊 灌注、手糊 灌注、手糊、预浸
市场价格
低
适中
高
7
层压板的力学性能（ASHLAND)
8
浇铸体的力学性能（ASHLAND)
9
1.3 不饱和聚酯进展
技术领域 所属行业 任务来源 创新性
化学与化工材料 制造业 自选 国内首创
风力发电叶片用高分子材料研究进展
2011.11.25
前言
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前言
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1. 树 脂
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1.1 树脂材料市场应用比例
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1.2 树脂材料认证要求
·表1 树脂GL认证最低指标
检测项目 拉伸强度 断裂伸长率 拉伸模量 弯曲强度 热变形温度 吸水