本文大纲
一、PET泡沫材料的性能
1、PET泡沫材料在风电叶片中使用,主要用于代替传统使用的PVC泡沫
2、PET泡沫的指标全面优于PVC60的各项指标要求
3、PET100完全可以代替PVC60泡沫芯材
4、PET泡沫芯材具有良好的疲劳性能
5、PET泡沫芯材的另外显著优点是耐热性比PVC泡沫高
二、结论和展望
1、从PET泡沫的性能指标看,在风电叶片领域,已具备全面代替PVC泡沫芯材的条件
2、目前主要存在的问题
3、传统设计叶片是以PVC泡沫为基础设计的,要进行全面的替代需经过一系列的试验进行重新验证
文章速递
目前市场应用PVC泡沫最多的领域是风力发电叶片,普遍使用型号有60kg/m3、80kg/m3、100kg/m3三种,其中以60kg/m3最多,国内每年的需求量有30-40万m3,而且近两年还在不断地增加。PVC泡沫在风力发电中主要应用在风轮叶片的整体的腹板中,壳体中厚度40mm以下的部分,厚度40mm以上部分用的是轻木。PET泡沫材料在风电叶片中使用'主要用于代替传统使用的PVC泡沫。根据权威认证机构DIW-GL的要求,对泡沫芯材的主要要求指标是密度、吸水性、拉伸强度(模量)、压缩强度(模量)、剪切强度、弯曲强度(模量)、弯曲疲劳性能等。
下面对PET和PVC两种泡沫芯材性能进行比较。从PET泡沫芯材与PVC泡沫的比较可以看出,PET泡沫的指标全面优于PVC60的各项指标要求,从静态力学性能看,PET100完全可以代替PVC60泡沫芯材。为了更全面的了解PET泡沫塑料的性能,对PET泡沫芯材夹层结构进行弯曲剪切疲劳测试,选取应力比R=(U,测试频率5Hz,进行5个应力水平(86%、74%、62%、54%、37%)的测试。
从应力曲线及寿命表,可以看出PET泡沫芯材具有良好的疲劳性能,也满足了叶片设计的规范要求。PET泡沫芯材的另外显著优点是耐热性比PVC泡沫高,这在叶片的成型中非常重要。因叶片大多采用环氧树脂作为基体树脂,树脂固化为放热反应,控制不当由于温度高会使得芯材烧焦,造成叶片的报废。
采用PET泡沫耐热温度提高了20-30丈,固化过程更容易控制。PET泡沫的吸胶量低,可减轻叶片的重量。在相同的铺层条件下用25mm厚度的板材做试样,在相同情况下轮廓板和平板树脂吸收量的对比,然后通过体积的折算,最后得出的结论在相同的灌注条件下,PET100灌注之后,平板的面密度和PVC60是一样的,用PET作为等效替换PVC60的条件下,它在树脂方面单体机的话可以节约到大概60kg左右。然后以目前的116这样的叶型做一个简单的样本,如果使用PET100泡沫代替PVC60泡沫的话,一只叶片大概可以节省树脂210kg。
从PET泡沫的性能指标看,在风电叶片领域,已具备全面代替PVC泡沫芯材的条件。目前主要存在的问题是传统设计叶片是以PVC泡沫为基础设计的,要进行全面的替代需经过一系列的试验进行重新验证。理想的方法是新设计叶片采用PET泡沫芯材,使得PET泡沫芯材在风电叶片中成为主流夹层结构。