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CWPC2018新材料、新技術：上偉碳纖維復合材料有限公司洪金旭——《不同工藝碳纖維復合材料在風電葉片主梁上應用的對比分析》

2018-03-30 來源：東方風力發電網作者：御風者瀏覽數：1424

第四屆中國國際風電復合材料高峰論壇（CWPC2018）于2018年3月30日上午在江蘇省阜寧縣天鵝湖大酒店隆重召開，來自海內外的200多個企業、600多余位風電行業、復材行業的精英參加了本屆盛會。上午的開幕式結束之后，高峰論壇分別設置了新材料、新技術專場，設計運維優化專場，新產品發布會專場，技術工藝創新專場，產業鏈對話專場等多個專場，將呈現大量精彩內容。

　　上偉碳纖維復合材料有限公司洪金旭在新材料、新技術專場做了題為《不同工藝碳纖維復合材料在風電葉片主梁上應用的對比分析》的演講。以下為演講內容實錄：

上緯碳纖維復合材料有限公司洪金旭

　　我們是上緯集團和臺塑集團合作，主要產品有碳纖維復雜，主要用在風力葉片和風力大輪上。我們公司已經成立二十多年，公司主要有三個事業部：上緯新材料主要是在環保材料和風力葉片；二是上緯新能源，主要是海上風場的開發和運營；三是上緯碳纖維復合材料，主要是碳纖維復合材料。

　　另一位股東是臺塑公司，它可以提供各種規格的碳纖維。

　　一、SWANCOR碳纖維灌注樹脂解決方案

　　這里使用的是上緯新材料所開發的2515的灌注樹脂。相對傳統的灌注樹脂，上緯開發的灌注樹脂有更優越的性能，（PPT圖示）這是灌注膠的力學性能表。

　　我們公司在2013年使用2515的樹脂，配合投后的2545的編織布進行灌注，這和其他客戶拿到的關注力學性能。上緯新材料有專業的產品開發能力，可以根據客戶和市場需求進行樹脂開發。

　　二、碳纖維預浸料解決方案

　　介紹的是上緯高客重的預浸料的材料。我們具備預浸料開發和復合開發能力，客戶使用的時候不用再使用導氣網。

　　我要特別介紹上緯新材料公司引進的印碼的絲料。因為夾具可以防止試片的斷裂，可以提高壓縮成果，我們也很樂意協助客戶做一些測試，保證客戶得到準確性能的產品值。

　　我們加入導氣網之后，導氣網恢復因為預浸料發生彎曲，但由于加入了碳纖維，所以90度的拉伸強度會得到明顯的提升。我們預浸料有兩種一個是85度兩小時的固化一種是120度的固化，我們通過驗證，可以在測溫曲線上可以發生最熱的是在靠近模具的位置。

　　三、碳纖維拉擠板材

　　拉擠工藝主要是對纖維和樹脂供應系統所處環境進行嚴格的溫度和濕度控制，使功德過程穩定和不受環境因素影響，在夾槽會比較穩定，不會受環境的影響。

　　接下來，整個生產過程是通過牽引設備履帶式牽引，經過后面的后固化烘箱進行完全的固化，最后通過完全的復合材料的數控控制可以得到數據。最后是通過收卷設備收卷起來便于客戶進行使用。客戶拿到材料是放卷然后再切、打磨，初期客戶可能沒有這些設備，我們可以協助客戶做定廠的裁切和打磨，送到客戶端，客戶可以直接使用。

　　目前我們除了環氧系統之外，還有乙烯基的系統，除了碳纖維還有玻璃纖維的板材。

　　（PPT圖示）這是國外客戶的需求開發的波的板材，這是力學性能的樹脂表。由于玻板的性能比較好，但比較性能是相對比較差的。

　　（PPT圖示）這邊報告是碳板的部分，這是我們完成的第三方測試數據。包括了微型剪切、零度剪切、彎曲的數據。

　　除了針對碳板的力學性能測試還關注工藝。我們做了兩塊碳板對比之后的力學性能測試，對接之后90度拉伸強度是32，拉伸剪切、零度剪切等基本上力學性能還比較好，樣片破壞之后是承接碳板本身而不是對接的地方，可以說碳板可以有很好的承接結合結果。

　　（PPT圖示）這一頁是把關注后的碳板進行拉疲勞測試。通過在兩個碳板之間加上導流的織物，通過碳板樹脂灌注之后，斜率是43.48，體現了碳纖維的優質性能。

　　四、不同工藝方案的對比分析

　　接下來我們不同的功能進行對比。（PPT圖示）這是上半部分灌注工藝的部件可以看到上面有附樹脂區，下半部分展現出來是比較良好的均一性，但還是有一層一層的承接界面。因為碳纖維戲曲之后，除了會讓模量下降，也會導致壓縮程度明顯的降低。有研究顯示說當排布發生偏差之后，強度會明顯下降。從兩者可以看出，灌注量和纖維量需要很好的預制度，這樣才能還好的程度。

　　（PPT圖示）這是三種工藝的力學性能對比。從性能對比表可以看出，拉擠板有很好的強度，這主要是因為它有最好的纖維體積。

　　（PPT圖示）這一頁說明的是灌注工藝。要特別說明的是相對玻璃纖維的灌注，碳纖維有更好的工藝。這是預浸料的工藝更好，但它需要更高的溫度，所以需要更高的成本。經過反復的摸索，我們公司已經具備根據客戶定制的碳板灌注能力。可以用預制梁的方式和液體灌注。

　　（PPT圖示）這是成本的比較，我們只針對原材料的單位成本進行比較，可以看出拉擠碳板有比較高的成本優勢。經過一些和客戶討論，在56.8米的時候，成本是58.6，可以減少成本2噸以上，國外的技術可以減到4噸以上。

　　（PPT圖示）這是灌注、預浸料和拉擠板材的比較優勢，我們認為拉擠碳板比較有性能成本優勢。

　　五、結論與展望

　　通過三種不同的成型工藝成的碳纖維符合的對比分析，拉擠碳板具有最高的力學強度和模量，材料的成本最比上也是拉擠碳板更具市場競爭。這就需要整機廠、葉片廠和制造商一起合作。謝謝各位！

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