專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂體系，具體是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系， 以及該環(huán)氧樹脂體系的制備方法。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂體系特別適合在制造大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片時(shí)的真空灌注工藝應(yīng)用。
背景技術(shù)：
眾所周知的，要獲得較大的風(fēng)力發(fā)電功率，關(guān)鍵在于要具有能輕快旋轉(zhuǎn)的葉片。所以，葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心，葉片材料的性能是決定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。長(zhǎng)期以來，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)及材料都受制于國(guó)外，這其中尤以葉片生產(chǎn)用的樹脂體系最為突出，使得我國(guó)風(fēng)力發(fā)電企業(yè)不得不依靠國(guó)外的相關(guān)大公司，花費(fèi)高昂的價(jià)格從這些大公司進(jìn)口樹脂體系。進(jìn)口樹脂體系除了價(jià)格高昂外，供應(yīng)鏈也相當(dāng)吃緊，這在很大程度上影響了我國(guó)風(fēng)力發(fā)電企業(yè)的正常生產(chǎn)和利潤(rùn)水平，從而影響和制約我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展。近年來，部分國(guó)內(nèi)公司和研究所努力突破國(guó)外公司的技術(shù)封鎖，研發(fā)了用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的樹脂體系。例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)公開的“風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用的環(huán)氧樹脂體系及其改性方法” (公開號(hào)CN101735570，
公開日2010年6月16日)，它包括樹脂部分和固化劑部分，兩部分分別制備，樹脂部分的原料為雙酚A環(huán)氧樹脂、稀釋劑、雙酚F環(huán)氧樹脂；固化劑部分的原料為脂肪胺、脂環(huán)胺、助劑，它能滿足兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)葉片配套用環(huán)氧樹脂的應(yīng)用要求。但是該技術(shù)的固化劑為復(fù)合胺類固化劑，其凝膠時(shí)間相對(duì)較短，并且在稍高溫度下，凝膠時(shí)間還會(huì)大幅度縮短，因此它對(duì)操作環(huán)境的要求較高，要求操作環(huán)境溫度為20 30°C。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)向大功率的方向發(fā)展，葉片長(zhǎng)度由30 40米向60米以上變化，對(duì)環(huán)氧樹脂體系的凝膠時(shí)間靈活性有了更高要求。上述專利文獻(xiàn)公開的技術(shù)由于凝膠時(shí)間短，不夠靈活，在葉片真空灌注制造時(shí)存在不能灌透的風(fēng)險(xiǎn)，可操作性差，無法適用于大型葉片的真空灌注工藝使用。又如，中國(guó)專利文獻(xiàn)公開的“用于風(fēng)力發(fā)電葉片澆鑄工藝的環(huán)氧樹脂體系”(公開號(hào)CN101585956，
公開日2009年11月25日)，它將環(huán)氧樹脂體系與固化劑按照重量比例混合，用于風(fēng)力發(fā)電葉片的澆鑄體，固化劑是脂肪族胺、環(huán)脂族胺、芳香胺、吡咯類、咪唑類、 內(nèi)酰胺類中的一種或多種組合，它有相對(duì)較長(zhǎng)的操作時(shí)間，適用于風(fēng)力葉片的大型復(fù)合材料。但其組分之間配伍性和相互協(xié)同性不夠理想，凝膠時(shí)間仍然較短，不夠靈活，在葉片真空灌注制造時(shí)仍然存在不能灌透的風(fēng)險(xiǎn)，可操作性差，無法適用于大型葉片的真空灌注工藝使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)上述現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用的環(huán)氧樹脂體系不足， 自主開發(fā)一種凝膠時(shí)間靈活、可操作性強(qiáng)、能適合大型以及超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片真空灌注工藝使用的潛伏型環(huán)氧樹脂體系。本發(fā)明的目的之二在于針對(duì)上述目的一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，提供一種簡(jiǎn)單易行、操作方便、針對(duì)性強(qiáng)的制備方法。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是有機(jī)胍類化合物、咪唑類化合物、三氯化硼-胺復(fù)合物作為環(huán)氧樹脂固化劑時(shí)既可作為固化促進(jìn)劑，也可單獨(dú)作為潛伏性固化劑。它們作為潛伏性固化劑的原理是，在低溫下它們的反應(yīng)活性很低，與環(huán)氧樹脂的混合物在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生凝膠；而在高溫下它們具有較高的反應(yīng)活性，能很快與環(huán)氧樹脂發(fā)生反應(yīng)。因此，本發(fā)明利用有機(jī)胍類化合物、咪唑類化合物和三氯化硼-胺復(fù)合物的這個(gè)特點(diǎn)，首次在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用環(huán)氧樹脂體系領(lǐng)域中引入了潛伏型環(huán)氧樹脂體系的概念，將這些固化劑加入組合胺類固化劑中，并選擇合適的、配伍的、相互協(xié)同的配比組成風(fēng)電葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，使環(huán)氧樹脂體系在低溫真空灌注時(shí)不會(huì)發(fā)生凝膠，而在高溫后固化時(shí)能快速反應(yīng)，大大提高了環(huán)氧樹脂體系凝膠時(shí)間的靈活性，增強(qiáng)了環(huán)氧樹脂體系在葉片(特別是大型、超大型)真空灌注工藝使用時(shí)的可操作性，有利于提高葉片的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。本發(fā)明的目的之一通過下述具體技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，所述潛伏型環(huán)氧樹脂體系由樹脂部分和固化劑部分組合而成，所述樹脂部分包括雙酚A型環(huán)氧樹脂和稀釋劑；所述固化劑部分包括聚醚胺類化合物、脂環(huán)胺類化合物和有機(jī)胍類化合物。所述固化劑部分還包括咪唑類化合物和/或三氯化硼-胺復(fù)合物。所述樹脂部分還包括雙酚F型環(huán)氧樹脂。所述潛伏型環(huán)氧樹脂體系是將樹脂部分和固化劑部分混合而成，兩部分混合比例按以下重量份計(jì)
樹脂部分100份，
固化劑部分10 30份；
所述樹脂部分的原料配比按以下重量份計(jì) 雙酚A型環(huán)氧樹脂60 95份，
雙酚F型環(huán)氧樹脂0 30份，
稀釋劑5 30份；
所述固化劑部分的原料配比按以下重量份計(jì) 聚醚胺類化合物40 80份，
脂環(huán)胺類化合物10 50份，
有機(jī)胍類化合物5 25份，
咪唑類化合物0 25份，
三氯化硼-胺復(fù)合物0 25份。所述有機(jī)胍類化合物是ο-甲苯基雙胍、苯基雙胍、ρ-芐基雙胍、二甲基雙胍、四甲基胍、醋酸十二烷基胍和1，3-聯(lián)苯基胍中的至少一種。所述咪唑類化合物是咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙烯基-4-甲基咪唑、 1-芐基-2-乙基咪唑、1-氨基乙基-2-甲基咪唑和1,2-二甲基咪唑中的至少一種。所述雙酚A型環(huán)氧樹脂是雙酚A型環(huán)氧樹脂E-44、雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51和雙酚A型環(huán)氧樹脂E-M中的至少一種。所述稀釋劑是環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丙烷甲基醚、苯基縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、正丁基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚丙二醇二縮水甘油醚、己二醇二縮水甘油醚和三羥甲基丙烷三縮水甘油醚中的至少一種。所述聚醚胺類固化劑是聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403中的至少一種； 所述脂環(huán)胺類固化劑是1，3-二 (氨甲基)環(huán)己烷、N-氨乙基哌嗪、異佛爾酮二胺和螺環(huán)
二胺中的至少一種。本發(fā)明的目的之二通過下述具體技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系的制備方法，包括以下步驟
(1)按樹脂部分和固化劑部分的原料配比分別備料；準(zhǔn)備混合設(shè)備；
(2)將樹脂部分和固化劑部分分別制備
①制備樹脂部分
a.將樹脂部分的原料加入到混合設(shè)備中，持續(xù)攪拌混合均勻，抽真空消除混合料中的大氣泡，靜置0.5小時(shí)以上；
b.裝入產(chǎn)品容器中，密封，室溫保存；
②制備固化劑部分
a.將固化劑部分的原料加入到混合設(shè)備中，在室溫下充分?jǐn)嚢瑁旌暇鶆?，靜置0.5 小時(shí)以上；
b.裝入產(chǎn)品容器中，密封，室溫保存；
(3)制備潛伏型環(huán)氧樹脂體系
將制得的樹脂部分和固化劑部分按比例混合在一起，混合均勻，即可。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的產(chǎn)品與我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用普通環(huán)氧樹脂體系現(xiàn)狀相比打破了長(zhǎng)期以來國(guó)外對(duì)生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用環(huán)氧樹脂體系的技術(shù)封鎖，從而自主研發(fā)適合大型、超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用的環(huán)氧樹脂體系，結(jié)束了我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片制造企業(yè)對(duì)國(guó)外相關(guān)大公司的長(zhǎng)期依賴，將高端的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用環(huán)氧樹脂體系實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，降低了我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的生產(chǎn)成本，提高了我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，有利于加速推動(dòng)我國(guó)風(fēng)電行業(yè)前進(jìn)的步伐，利國(guó)利民，經(jīng)濟(jì)效果顯著；
本發(fā)明的產(chǎn)品與公開號(hào)為CN101735570和CN101585956的技術(shù)相比選擇合適的、配伍的、相互協(xié)同的組分配比組成風(fēng)電葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，首次在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用環(huán)氧樹脂體系領(lǐng)域中引入了潛伏型環(huán)氧樹脂體系的概念，IOOg本發(fā)明的產(chǎn)品在23°C下的凝膠時(shí)間大于Mh，在低溫灌注時(shí)不會(huì)發(fā)生凝膠，而在高溫后能快速固化反應(yīng)，具有凝膠時(shí)間靈活、操作環(huán)境溫度要求低和可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，大大提高了環(huán)氧樹脂體系在葉片(特別是大型、超大型)真空灌注工藝使用時(shí)的可操作性，有利于提高葉片的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本；本發(fā)明產(chǎn)品與公開號(hào)為CN101735570和CN101585956的性能對(duì)比詳見表1 ；
表1 本發(fā)明與公開號(hào)為CN101735570和CN101585956的性能對(duì)比
測(cè)試項(xiàng)目本發(fā)明產(chǎn)品CN101735570CN101585956凝膠時(shí)間/min彡 1440^ 150^ 120混合時(shí)粘度/i^a · s180 300180 250<250
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，所述潛伏型環(huán)氧樹脂體系由樹脂部分和固化劑部分組合而成，所述樹脂部分包括雙酚A型環(huán)氧樹脂和稀釋劑；其特征在于，所述固化劑部分包括聚醚胺類化合物、脂環(huán)胺類化合物和有機(jī)胍類化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，其特征在于，所述固化劑部分還包括咪唑類化合物和/或三氯化硼-胺復(fù)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，其特征在于，所述樹脂部分還包括雙酚F型環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，其特征在于， 所述潛伏型環(huán)氧樹脂體系是將樹脂部分和固化劑部分混合而成，兩部分混合比例按以下重量份計(jì)樹脂部分100份，固化劑部分10 30份；所述樹脂部分的原料配比按以下重量份計(jì) 雙酚A型環(huán)氧樹脂60 95份，雙酚F型環(huán)氧樹脂0 30份，稀釋劑5 30份；所述固化劑部分的原料配比按以下重量份計(jì) 聚醚胺類化合物40 80份，脂環(huán)胺類化合物10 50份，有機(jī)胍類化合物5 25份，咪唑類化合物0 25份，三氯化硼-胺復(fù)合物0 25份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，其特征在于，所述有機(jī)胍類化合物是ο-甲苯基雙胍、苯基雙胍、ρ-芐基雙胍、二甲基雙胍、四甲基胍、醋酸十二烷基胍和1，3-聯(lián)苯基胍中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，其特征在于，所述咪唑類化合物是咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙烯基-4-甲基咪唑、1-芐基-2-乙基咪唑、1-氨基乙基-2-甲基咪唑和1，2-二甲基咪唑中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，其特征在于，所述雙酚A型環(huán)氧樹脂是雙酚A型環(huán)氧樹脂E-44、雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51和雙酚A型環(huán)氧樹脂 E-54中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，其特征在于，所述稀釋劑是環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丙烷甲基醚、苯基縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、正丁基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚丙二醇二縮水甘油醚、己二醇二縮水甘油醚和三羥甲基丙烷三縮水甘油醚中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，其特征在于，所述聚醚胺類固化劑是聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403中的至少一種；所述脂環(huán)胺類固化劑是1，3- 二 (氨甲基)環(huán)己烷、N-氨乙基哌嗪、異佛爾酮二胺和螺環(huán)二胺中的至少一種。
10.一種權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系的制備方法，包括以下步驟(1)按樹脂部分和固化劑部分的原料配比分別備料；準(zhǔn)備混合設(shè)備；(2)將樹脂部分和固化劑部分分別制備①制備樹脂部分a.將樹脂部分的原料加入到混合設(shè)備中，持續(xù)攪拌混合均勻，抽真空消除混合料中的大氣泡，靜置0.5小時(shí)以上；b.裝入產(chǎn)品容器中，密封，室溫保存；②制備固化劑部分a.將固化劑部分的原料加入到混合設(shè)備中，在室溫下充分?jǐn)嚢?，混合均勻，靜置0.5 小時(shí)以上；b.裝入產(chǎn)品容器中，密封，室溫保存；(3)制備潛伏型環(huán)氧樹脂體系將制得的樹脂部分和固化劑部分按比例混合在一起，混合均勻，即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片用潛伏型環(huán)氧樹脂體系，所述潛伏型環(huán)氧樹脂體系由樹脂部分和固化劑部分組合而成，所述樹脂部分包括雙酚A型環(huán)氧樹脂和稀釋劑；所述固化劑部分包括聚醚胺類化合物、脂環(huán)胺類化合物和有機(jī)胍類化合物。制備方法包括以下步驟(1)按樹脂部分和固化劑部分的原料配比分別備料；準(zhǔn)備混合設(shè)備；(2)將樹脂部分和固化劑部分分別制備；(3)制備潛伏型環(huán)氧樹脂體系，將制得的樹脂部分和固化劑部分按比例混合在一起，混合均勻，即可。它具有凝膠時(shí)間靈活、操作環(huán)境溫度要求低和可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，大大提高了環(huán)氧樹脂體系在葉片真空灌注工藝使用時(shí)的可操作性，有利于提高葉片的生產(chǎn)效率和合格率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C08G59/56GK102391475SQ20111029297
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者馮鶴, 盧毅, 周百能, 李文可, 楊紅, 肖毅, 胡星, 鐘連兵 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司