風機葉片真空吸塑成型(VRAM)工藝的研究

　　 摘 要：簡要介紹了一種新型風機葉片成型工藝——真空吸塑成型(VRAM)工藝，并對適用于該工藝的樹脂體系和復合材料進行了綜述。
0  前  言
　　在樹脂傳遞模塑(RTM)工藝和真空輔助RTM工藝(VARTM)發展過程中，真空吸塑成型(VRAM)工藝的開發成功可謂具有里程碑的意義。這一技術的應用不僅增加了樹脂的傳遞動力，而且排除了模具及樹脂中的氣泡和水分，并且為樹脂在模腔中的流動打工了通道，形成了完整的通路；更重要的是VRAM工藝完全利用真空，從而有效避免了在RTM和VARTM工藝中因注射產和的強大壓力所引起的沖刷纖維現象的發生，不但大大降低了成本，而且明顯提高了復合材料的性能。對于大尺寸、大厚度的復合材料制件(尤其是對于大厚度的船舶、汽車和飛機等結構件)而言，若采用以往的復合材料成型工藝，則大型模具的選材難、成本貴且制造十分困難；而采用VRAM工藝則是一種十分有效的成型方法，由該工藝制造的復合材料制件具有成本低、空隙率小、無需外加壓力、成型過程中產生的揮發氣體少且最終產品性能好等諸多優點，并且該工藝具有很大的靈活性。
　　環氧樹脂結構中含有羥基、醚鍵和活性極大的環氧基團，可與相鄰界面產生電磁吸附或化學鍵，因而在復合材料體系中環氧樹脂與增強材料間的界面粘接強度較高；另外環氧基團又能在固化劑作用下發生交聯反應生成網狀結構的大分子，因而且有較高的內聚強度；此外，環氧樹脂體系還具有較高的力學性能和耐熱性能、良好的工藝性、穩定性且固化收縮率小等諸多優點，可廣泛用于綜合性能要求較高的領域。
　　因此，環氧樹脂以其較低的價格和優良的性能，長期以來一直是大型風力發電葉片的首選樹脂，而聚酯樹脂只是葉片長度較短時才使用。未來葉片材料的發展趨勢是采用碳纖維增強環氧樹脂復合材料，尤其是隨著功率的增大，要求葉片長度相應增加，必須采用碳纖維增強環氧樹脂復合材料。
　　1  風機葉片VRAM工藝
　　將VRAM技術用于大型葉片生產(葉片長度>40m)時，具有效率高、成本低和質量好等特點，是目前國際領先的一種大型構件成型新工藝。采用VRAM工藝制備風力發電轉子葉片的工藝流程如圖1所示，由圖1可知，在設計好的模具型腔中預先放置經合理設計、剪裁或經機械化預成型的增強材料，夾緊密封好模具，完全真空可以保證樹脂能很好地充滿到增強材料和模具內部的每一個角落，而后加熱使復合材料固化，最后脫模得到成型制品。