主题发言

CWPC2020:中国巨石章林、徐胜杰——《大叶型风电叶片用复合材料创新解决方案》

2020-08-11    东方风力发电网

  2020年8月6日,第六届中国国际风电复合材料高峰论坛于浙江省桐乡市振石大酒店召开,本届高峰论坛的主题为“提质增效,海陆并举,迎战平价 ”。

 

  主旨发言中,中国巨石股份有限公司玻璃研究中心副主任章林及产品研发中心研发二部部长徐胜杰共同做了题为《E9超高模量玻璃纤维及超大型风力叶片用纱解决方案》的演讲。以下为发言实录:


章林↑
 

  章林:各位大家下午好!我的报告五个部分。中国巨石是全国最大的玻璃纤维专业制造商,根据有关机构的统计,目前全球产能在800多万吨,玻璃纤维依然是复合材料增强的主流,而且增长趋势非常好。

 

  (PPT图示)这是2019年全球玻纤产能的分布情况,中国巨石的产能占比23%左右,具有非常好的规模优势。

 

  这是巨石在全球拥有6大生产基地,在桐乡、九江、成都,国外在埃及、印度和美国。我们可以就近给客户提供玻纤产品,拥有很强的区位优势。通过多年的自主创新,巨石在前沿配方、超大型的池窑技术、大漏板生产等方面有很大的技术提升。

 

  第二部分,巨石四大玻纤平台。

 

  分别是E6、E7、E8和E9,E6应用非常广泛。E7是巨石的主流产品。E8是大型风电叶片的理想选择。E9是超高模具玻纤,全新高度和全新产品,市场上没有类似产品。

 

  (PPT图示)横坐标代表制造成本,纵坐标代表了模量。巨石的模量水平一直在不断地提升,而且通过两三年一个跨度跨越式地提升,我们选取了两个对比的产品,一个是普通的E玻璃纤维,一个是S玻璃纤维,E8和E9实现了批量化生产,在应用和推广方面非常有前景。

 

  第三部分,重点介绍E9超高模量的特性,首先是玻璃模量,目前市场上80%到90%的水平,我们E9达到了101水平,高与行业对标水平,而且我们打破了100的行业天花板,把水平带到了100以上,我们希望和更多客户分享该产品,开发更多的应用。

 

  第二,耐热性更优,膨胀系数的大幅度降低,可以使它和其他的材料一起使用,比如碳纤维,碳纤维的膨胀系数非常低。

 

  关于纤维耐腐蚀性,E9有优秀的耐腐蚀性能,尤其是耐海水方面,有利于在海上风电的应用。

 

  第四部分,浸胶纱机械性能,巨石的系列产品在器械性能方面不停地大幅度提升,E8和E9的水平、强度和模量水平非常高,E8模量在95,强度在3200、3300,疲劳性能非常出色,能整体地提升整个性能。和传统E玻璃比较,强度提升了60%,模具提升36%,效果显著。

 

  第五部分,单向织物板性能,E9在单向织物板显著优于E7和E8,E9的拉伸模量超过54,有利于复合材料综合性的提升,也为新叶片的设计创作了更多的可能性和选择。

 

  总结E9的核心优势和特色。

 

  首先,具有超高模量,超越100Gpa,树立新的性能标杆。

 

  第二,强度更高。

 

  第三,具有耐高温、抗疲劳、低碳环保,清洁生产。

 

  第四,通过技术创新,突破了技术瓶颈,实现了池窑化生产,未来有很好的规模化应用前景。这非常重要。

 

  最后,在应用方面,作为高性能玻纤领域的旗舰产品,E9可以应用在先进复合材料的各个领域,比如大型风电、汽车、航空航天、轨道交通、新基建等,当然E9是一种新技术和探索,也打开了新大门,为材料的设计和新叶片的设计创造了很多可能性和空间,我们也希望在未来和客户一起设计新的产品,开拓新的应用,实现共赢,谢谢!我的报告结束了,下面有请我的同事徐胜杰博士具体介绍巨石的风电产品。


徐胜杰↑
 

  徐胜杰:非常感谢章主任的精彩讲解。

 

  当前风电的发展主题是提质增效和降能,我们的浸润剂研究也紧紧围绕该主题,浸润剂在玻纤中占0.5%的比重,但赋予了玻纤独特的性能,保证玻纤顺畅性。

 

  此外,浸润剂起到与树脂和玻纤桥梁的作用,能够增强树脂与玻纤之间的界面结合,提高强度和耐候性。玻纤和树脂界面弱的话容易剥离,整体复合材料的性能比较差。

 

  巨石的风电浸润剂发展紧紧围绕五个方向,更高的强度,更高效率,效率指整体制造效率其灌注效率。第三是新树脂领域的玻纤浸润剂研究,第四是耐老化性能,第五是省树脂的趋势,达到叶片轻量化的目的。

 

  基于上述的发展思路,我们针对环氧体系设计出了390浸润剂体系,338浸润剂体系,386T的浸润剂体系。

 

  首先关于390,具有毛羽少、浸透速度快,更优异的工艺性能。

 

  (PPT图示)左边是毛羽,表示的玻纤耐磨性的参数,390配方毛羽最少,右边相同的玻纤织物,灌注时间越少意味着浸透的速度越快,整个灌注效率和制造效率会非常高。

 

  390浸润剂重要的特点有非常好的耐老化性能,将玻纤放在常温的环境中放置24个月,通过90度拉伸,可以非常好的反映玻纤与树脂的界面结合,390浸润剂90度的强度非常高,随着时间的推移,性能基本上不下降。显示出了非常好的性能。同样放置时间,390的毛羽不会出现明显的变化,从侧面说明了耐劳性能非常好。

 

  390浸润剂还有非常重要的特点即在高玻纤含量疲劳性能非常好。整体的玻纤含量提高,导致了模量和拉伸强度有一定的提升。

 

  第二部分,巨石的聚氨酯风力叶片用纱338。

 

  (PPT图示)这显示了灌注效率,总体来讲,灌注显示,聚氨酯的灌注和固化效率比环氧高很多。将环氧和聚氨酯的灌注物的产品进行微观分析,它们效果都比较好。

 

  (PPT图示)这显示了环氧的浸润剂和聚氨酯浸润剂在浸润剂体系中的灌注结果对比,针对聚氨酯针对了338浸润剂,所有的力学强度有10%的提升,这也侧面说明了复合材料强度与浸润剂的选型非常相关。

 

  除了静态力学,338的疲劳性也非常好,在相同的等级情况下,338的疲劳系数明显高,M值达到10以上。

 

  关于聚酯风力叶片386T。左图显示了90度弯曲强调,E8—386T的初始强度非常高,显示了E8368T有很强的强度。368T产品还有非常好的耐存储性能。90度方向体现了浸润剂的优势,从图中看出,经过长时间的防置。在新鲜状态下,E8386T的保留率非常接近,随着时间的推移,有微小的下降,说明有非常好的耐存储性,以上是我的报告。

 

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