【复材资讯】预固化温度对风电叶片复合材料性能的影响

风电叶片是风力发电机组的关键核心部件，选择适合的制造工艺制造出低成本、高性能的产品是风电产业永恒的话题。

制造工艺

真空导入工艺因其较低的原材料价格、更好的产品性能、成熟的生产工艺和稳定的成品质量被普遍认为是复合材料叶片低成本的最佳工艺。原有的风电叶片生产工艺不断地进行升级优化，形成各个叶片、各个公司特定的工艺特点，步入制造成熟阶段后生产环节进入提速增效过程，使复合材料叶片制造树脂导入后的固化过程成为一个关键的时间可调节点，但关于这方面的资料比较少，只有个别研究者对不同固化工艺制度制作的三轴向纤维织物复合材料进行了静力测试和玻璃化转变温度的对比测试，以寻找合适的高温短周期的固化制度，但未对疲劳特性进行对比分析。

潜在风险

目前风电产品固化效果的快速评价主要通过材料的玻璃化转变温度和外观进行评判，未对疲劳性能与固化制度的关系进行相关的研究。若实验测试的叶片成型工艺和批量化产品制作的材料工艺性能存在差异，未进行深入的预固化工艺变更论证分析，一旦叶片后期出现承载能力的下降，将直接威胁叶片甚至整机的服役寿命。基于以上研究背景，作者结合现有的叶片固化制度以及预期出现的固化制度进行研究，通过对比不同预固化制度下材料性能的差异，为风电叶片的工艺制造提出可行性建议。

研究发现

采用真空导入工艺制作纤维增强环氧树脂的疲劳测试试样，八层纤维织物对称铺层，吸注后分别采用35℃ 6h＋70℃ 6h,50℃ 2h＋70℃ 6h, 65℃ 2h＋70℃ 6h,85℃ 4h 四种固化方式。85℃ 4h是在实验室制样时为缩减时间周期特定的一个固化制度。

观点 

作者认为，预固化温度对树脂本体和成型的复合材料静力性能影响不明显，但超过一定温度后对材料的疲劳特性具有明显的影响；表观的泛白缺陷是树脂和纤维的界面应力与裂纹的双重效应叠加导致界面光的折射形成的泛白现象；风电叶片成型预固化部件时，部件预固化温度不宜超过 63.7 ℃ 。在叶片制造的提速增效过程中，预固化阶段是成型的关键阶段，不能在此阶段仅根据产品外观和Tg进行工艺变更,忽略和全性能测试叶片的工艺差异。