國內(nèi)外風電葉片用創(chuàng)新材料相關介紹

　　近年來，復合材料制造商傾力研發(fā)更好的材料來滿足風電市場的需求，關于風電材料的報道層出不窮，在風輪機尺寸日益增大的形勢下，材料供應商們面臨著明顯的挑戰(zhàn)，特別在轉(zhuǎn)子葉片制造方面。文章將把近兩年國內(nèi)外企業(yè)推出的風電葉片用創(chuàng)新材料做簡單的介紹。 
　　一、國外企業(yè) 
　　(1) 歐文斯科寧的WindStrand 玻璃纖維
　　美國歐文斯科寧公司的WindStrand增強材料是能使風輪機制造商優(yōu)化系統(tǒng)設計，降低發(fā)電成本的突破性高性能纖維增強材料。與E玻璃纖維相比，它能使同樣設計的葉片減輕重量17%，或使同樣重量的葉片長度增加6%，從而提高發(fā)電量12%。而與碳/玻混雜葉片相比，它能節(jié)省制造成本20%。
　　20年來，歐文斯科寧的玻璃纖維無捻粗紗和織物受到各大風輪葉片制造商的歡迎。
　　(2) AGY的S-1 Glass™無捻粗紗
　　美國AGY公司于2009年9月宣布它所研發(fā)的S-1 Glass™新型高性能玻璃纖維無捻粗紗獲得國際資深認證機構德國勞埃德（GL）為其用于風力發(fā)電機葉片的認證。此S-1玻璃纖維填補了E玻璃與S-2高強度玻璃之間的成本和性能空白，因此是制造風輪葉片主梁的理想材料。據(jù)稱在同樣樹脂體系中，S-1玻璃纖維比E玻璃纖維拉伸強度高45%，拉伸模量高25%以上，藉此它可增加葉片長度或減輕葉片重量從而降低風輪機成本和發(fā)電成本。
　　(3) PPG的HYBON玻璃纖維無捻粗紗
　　美國PPG工業(yè)公司于2010年1月11日宣布其用于風輪機葉片制造的HYBON玻璃纖維無捻粗紗產(chǎn)品獲得GL認證。經(jīng)認證的產(chǎn)品包括HYBON 2001、2002、2006和高性能2026無捻粗紗。據(jù)介紹，這些無捻粗紗可讓風輪葉片制造商使用多種樹脂（包括乙烯基酯樹脂）制造高性能產(chǎn)品，特別是HYBON 2026無捻粗紗是專為大型葉片和海上風輪機而設計。認證結果表明，HYBON玻璃纖維產(chǎn)品超過了GL的標準，超過了目前風輪葉片的設計要求。PPG將繼續(xù)致力滿足和超過風能這一新興行業(yè)的高要求。
　　(4) 佳斯邁威的086型玻璃纖維無捻粗紗
　　2010年4月，美國佳斯邁威公司的086型無捻粗紗獲得GL的風電應用認證（并適用于艦艇和工業(yè)用途）。因其良好的浸濕特性和在環(huán)氧樹脂中優(yōu)異的耐疲勞性能，此品牌無捻粗紗特別適用于樹脂灌注工藝。
　　該公司為此品牌及076型無捻粗紗提出了一個新的標準，即提高了線密度（Tex）的穩(wěn)定性，使織造商和風輪葉片制造商能夠進一步優(yōu)化工藝過程控制，織造商得以織造重量一致的織物，葉片制造商能夠減少玻璃纖維和樹脂的用量，以更低的系統(tǒng)總成本制造更輕的葉片。
　　(5) 巴斯夫新近研發(fā)了制造大葉片的環(huán)氧樹脂體系 
　　 在風輪機尺寸日益增大的形勢下，材料供應商們面臨著明顯的挑戰(zhàn)，特別在轉(zhuǎn)子葉片制造方面。目前，彈性更好的玻纖增強環(huán)氧復合材料正在取代傳統(tǒng)的聚酯基復合材料，以獲得轉(zhuǎn)子跨度超過100m時所需的材料性能。為應對這一挑戰(zhàn)，德國巴斯夫公司新近研發(fā)了制造大葉片的環(huán)氧樹脂體系，并獲得了GL認證。這些環(huán)氧體系能夠減少固化時間從而大大縮短成型周期（約30%）。 
　　(6) 拜耳風電葉片用聚氨酯復合材料
　　拜耳集團旗下的美國拜耳材料科技公司獲得美國能源部75萬美元的撥款，正在探討用碳納米管增強聚氨酯復合材料來制造1.5MW以上的更大、更強、更輕的風輪葉片。
　　拜耳稱這種用碳納米管增強的聚氨酯體系可提高材料的比強度50%之多。該項目還將探索把低VOC（揮發(fā)性有機化合物）聚氨酯基材料作為低排放技術來減少碳足跡。 
　　 除了提供強度更高的復合材料結構外，聚氨酯基體系還使用生物基組分，并可省去后固化工序以降低能耗。 
　　 二、國內(nèi)企業(yè) 
　　 (1) 巨石集團的E6高性能玻璃纖維
　　為了滿足風電市場對風輪葉片增強材料的技術要求，中國巨石集團于2008年研制出具有獨特成分的E6高性能玻璃纖維，于2009年正式推出。據(jù)稱E6玻璃纖維與傳統(tǒng)的E玻璃纖維相比，拉伸強度可提高15%，模量可提高10%。
　　398和386T兩種直接無捻粗紗分別為環(huán)氧樹脂和聚酯樹脂而研制，它們均使用專門的硅烷基浸潤劑，用來織造單向、雙軸向或多軸向織物，具有優(yōu)良的織造性能，可織成清潔和平整的織物，用于預浸料或樹脂灌注成型。
　　(2) 重慶國際的ECT、TM高性能玻璃纖維
　　為應對風電市場對玻璃纖維更高拉伸強度、拉伸模量和耐疲勞性能的要求，中國重慶國際復合材料公司緊隨國際步伐，開發(fā)了ECT系列玻璃纖維，又為應對更長葉片市場的需求，開發(fā)了TM系列玻璃纖維。據(jù)稱此兩種玻璃纖維全面進入我國兆瓦級風輪葉片市場，每月用于葉片市場的出貨量達4,000t，其中多軸向織物8,00t，高性能葉片用紗3,000t。
　　(3) 泰山玻纖的GMG玻璃纖維
　　中國泰山玻璃纖維公司于2009年正式推出GMG玻璃纖維，擬全面進入風電和高性能玻璃鋼市場。
　　新的玻璃配方、表面處理技術和先進的生產(chǎn)工藝不僅優(yōu)化了GMG纖維的內(nèi)部結構，而且顯著提高其表面性能。據(jù)報它與普通玻璃纖維相比，同條件下其拉伸強度提高22%，模量提高15%，耐酸性能提高50%，并具有很好的抗疲勞性能。