一种碳纤维树脂基合金风力发电机叶片的制作方法

1.本发明涉及风力发电机叶片相关技术领域，具体为一种碳纤维树脂基合金风力发电机叶片。


背景技术：

2.现有的风电叶片，主要采用垫固性材料生产，垫固性叶片存在诸多问题；
3.(1)如环氧树脂风电叶片再生产过程中排放二甲苯、苯等有害气体，同时玻纤粉末等有害粉尘，对操作人员身体造成严重伤害。
4.(2)热固性叶片在老化过程表面产生有害粉尘，严重污染周围环境。
5.(3)废旧热固性叶片无法回收利用，在土壤中长达数百年也不分解，严重污染环境。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本发明的目的在于提供一种碳纤维树脂基合金风力发电机叶片，以解决上述背景技术中提出的产生污染、无法回收利用的问题。
8.技术方案
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳纤维树脂基合金风力发电机叶片，所述叶片包括鱼骨型框架、安装座、安装螺栓和面板，所述鱼骨型框架包括金属主梁和侧梁，且金属主梁和鱼骨型框架之间通过横行的支杆连接，并且在横行的支杆上开设有安装孔，所述鱼骨型框架表面通过固定件安装有面板，且面板和底部的安装座之间的面板连接缝内部填充粘尼龙专用胶水，安装座底部安装有安装螺栓，所述面板采用碳纤维树脂基尼龙合金材质制成，同时碳纤维树脂基尼龙合金材料质量分数比包括：碳纤维0—35％，聚酰胺40—60％、增韧剂2—8％、相溶剂2—5％、抗老化剂1—5
‰
、紫外线吸收剂1—4
‰
、分散剂0.5—5％，碳纤维与聚酰胺复合材料混炼，制取碳纤维树脂基尼龙合金材料。
10.进一步的，所述碳纤维为12k丝。
11.进一步的，所述聚酰胺选自pa6、pa66、pa12或几种的组合。
12.进一步的，所述碳纤维是用偶联剂ka550将12k碳纤维丝进行表面活化处理。
13.进一步的，所述聚酰胺材料与增韧剂、相溶剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、分散剂混合后用搅拌机搅拌均匀，干燥剂6小时，90
°
—110
°
制取复合材料备用。
14.进一步的，所述叶片注塑模具注塑成型。
15.进一步的，所述鱼骨型框架采用钢材焊接而成，且鱼骨型框架和安装座焊接在一起，且鱼骨型框架、安装座和安装螺栓构成叶片的金属骨架。
16.进一步的，所述面板用若干个螺栓和专用粘合胶水固定在金属骨架处表面，并用专用粘合胶水补平面板之间的连接缝隙。
17.技术效果
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.本发明通过改性手段获得性能优异的热塑性碳纤维树脂基合金材料，这种高性能复合材料实现热塑性风力发电机叶片，克服了热固性生产工艺流程中产生的二甲苯、苯、玻璃纤维粉末等对生产环境污染，避免了对操作工人身体造成严重的伤害问题，风电叶片在长期运行过程中无有害粉末散落在周围空气中，保护生态环境,热塑性碳纤维树脂基合金叶片比热固性环氧树脂叶片重量轻、强度高、寿命长，对提高风力发电机效率更有益。
附图说明
20.图1为本发明结构的正视展开示意图；
21.图2为本发明结构的侧视示意图；
22.图3为本发明结构仰视示意图；
23.图4为本发明结构俯视示意图。
24.图中所示：1、金属主梁；2、侧梁；3、鱼骨型框架；4、安装座；5、安装螺栓；6、安装孔；7、面板；8、面板连接缝。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例一
27.一种碳纤维树脂基合金风力发电机叶片，叶片包括鱼骨型框架3、安装座4、安装螺栓5和面板7，鱼骨型框架3包括金属主梁1和侧梁2，且金属主梁1和鱼骨型框架3之间通过横行的支杆连接，并且在横行的支杆上开设有安装孔6，通过安装孔上安装螺丝来固定面板7，鱼骨型框架3表面通过固定件安装有面板7，且面板7和底部的安装座4之间的面板连接缝8内部填充粘尼龙专用胶水，安装座4底部安装有安装螺栓5，通过安装螺栓5与现有的风力发电机的相关结构进行组合安装，面板7采用碳纤维树脂基尼龙合金材质制成，同时碳纤维树脂基尼龙合金材料质量分数比包括：碳纤维0—35％，聚酰胺40—60％、增韧剂2—8％、相溶剂2—5％、抗老化剂1—5
‰
、紫外线吸收剂1—4
‰
、分散剂0.5—5％，碳纤维与聚酰胺复合材料混炼，制取碳纤维树脂基尼龙合金材料，碳纤维为12k丝；聚酰胺选自pa6、pa66、pa12或几种的组合；碳纤维是用偶联剂ka550将12k碳纤维丝进行表面活化处理；聚酰胺材料与增韧剂、相溶剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、分散剂混合后用搅拌机搅拌均匀，干燥剂6小时，90
°
—110
°
制取复合材料备用；叶片注塑模具注塑成型；鱼骨型框架3采用钢材焊接而成，且鱼骨型框架3和安装座4焊接在一起，且鱼骨型框架3、安装座4和安装螺栓5构成叶片的金属骨架；面板7用若干个螺栓和专用粘合胶水固定在金属骨架处表面，并用专用粘合胶水补平面板之间的连接缝隙，进行缝隙的处理，避免长时间使用缝隙变大面板变形。
28.碳纤维树脂基尼龙合金材质制备方法包括的步骤：
29.s1、将长碳纤维丝用ka550偶联剂进行表面活化处理，用纯净水稀释ka550:1:25—1:100，侵润2-6h，取出后干燥4—6h，温度90℃—130℃。
30.s2、加入增韧剂pe-g-mah，比例2—10％；
31.s3、加入相溶剂sma，比例2—5％；
32.s4、加入抗老化剂sc-h10，比例1—5
‰
；
33.s5、加入外线吸收剂uv-234，比例1—4
‰
；
34.s6、加入分散剂ebs-p460，比例0.5—5％；
35.s7、将聚酰胺材料、增韧剂、相溶剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、分散剂加入搅拌机混合搅拌0.5—2h，加入干燥设备干燥处理，90—110℃，6—12小时。
36.s8、热塑性碳纤维树脂基复合材料质量百分比：
37.长碳纤维10％：聚酰胺35—60％：增韧剂2—10％：相容剂2—5％：抗老化剂1—5
‰
：紫外线吸收剂1—4
‰
：分散剂0.5—5％；
38.s9、应用双螺杆设备将上述碳纤维进行混炼加工，制取碳纤维复合材料。
39.实施例二
40.与实施例一区别仅在于碳纤维树脂基尼龙合金材质制备方法中所述长碳纤维丝的质量比例为15％。
41.碳纤维树脂基尼龙合金材质制备方法包括的步骤：
42.s1、将长碳纤维丝用ka550偶联剂进行表面活化处理，用纯净水稀释ka550:1:25—1:100，侵润2-6h，取出后干燥4—6h，温度90℃—130℃。
43.s2、加入增韧剂pe-g-mah，比例2—10％；
44.s3、加入相溶剂sma，比例2—5％；
45.s4、加入抗老化剂sc-h10，比例1—5
‰
；
46.s5、加入外线吸收剂uv-234，比例1—4
‰
；
47.s6、加入分散剂ebs-p460，比例0.5—5％；
48.s7、将聚酰胺材料、增韧剂、相溶剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、分散剂加入搅拌机混合搅拌0.5—2h，加入干燥设备干燥处理，90—110℃，6—12小时。
49.s8、热塑性碳纤维树脂基复合材料质量百分比：
50.长碳纤维15％：聚酰胺35—60％：增韧剂2—10％：相容剂2—5％：抗老化剂1—5
‰
：紫外线吸收剂1—4
‰
：分散剂0.5—5％；
51.s9、应用双螺杆设备将上述碳纤维进行混炼加工，制取碳纤维复合材料。
52.实施例三
53.与实施例一区别仅在于碳纤维树脂基尼龙合金材质制备方法中所述长碳纤维丝的质量比例为35％。
54.碳纤维树脂基尼龙合金材质制备方法包括的步骤：
55.s1、将长碳纤维丝用ka550偶联剂进行表面活化处理，用纯净水稀释ka550:1:25—1:100，侵润2-6h，取出后干燥4—6h，温度90℃—130℃。
56.s2、加入增韧剂pe-g-mah，比例2—10％；
57.s3、加入相溶剂sma，比例2—5％；
58.s4、加入抗老化剂sc-h10，比例1—5
‰
；
59.s5、加入外线吸收剂uv-234，比例1—4
‰
；
60.s6、加入分散剂ebs-p460，比例0.5—5％；
61.s7、将聚酰胺材料、增韧剂、相溶剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、分散剂加入搅拌机混合搅拌0.5—2h，加入干燥设备干燥处理，90—110℃，6—12小时。
62.s8、热塑性碳纤维树脂基复合材料质量百分比：
63.长碳纤维35％：聚酰胺35—60％：增韧剂2—10％：相容剂2—5％：抗老化剂1—5
‰
：紫外线吸收剂1—4
‰
：分散剂0.5—5％；
64.s9、应用双螺杆设备将上述碳纤维进行混炼加工，制取碳纤维复合材料。
65.对比例一：与实施例一区别仅在于采用纤维质量分数为0％的无纤维增强尼龙材料。
66.对比例二：仅在于碳纤维树脂基尼龙合金材质制备方法中所述碳纤维丝的质量比例为15％，且碳纤维丝为短纤维丝。
67.碳纤维树脂基尼龙合金材质制备方法包括的步骤：
68.s1、将长碳纤维丝用ka550偶联剂进行表面活化处理，用纯净水稀释ka550:1:25—1:100，侵润2-6h，取出后干燥4—6h，温度90℃—130℃。
69.s2、加入增韧剂pe-g-mah，比例2—10％；
70.s3、加入相溶剂sma，比例2—5％；
71.s4、加入抗老化剂sc-h10，比例1—5
‰
；
72.s5、加入外线吸收剂uv-234，比例1—4
‰
；
73.s6、加入分散剂ebs-p460，比例0.5—5％；
74.s7、将聚酰胺材料、增韧剂、相溶剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、分散剂加入搅拌机混合搅拌0.5—2h，加入干燥设备干燥处理，90—110℃，6—12小时。
75.s8、热塑性碳纤维树脂基复合材料质量百分比：
76.短纤维丝15％：聚酰胺35—60％：增韧剂2—10％：相容剂2—5％：抗老化剂1—5
‰
：紫外线吸收剂1—4
‰
：分散剂0.5—5％；
77.s9、应用双螺杆设备将上述碳纤维进行混炼加工，制取碳纤维复合材料。
78.对比例三：与实施例一区别仅在于采用纤维质量分数为15％的长玻纤维增强尼龙材料。
[0079][0080]
添加了纤维后尼龙的各项力学性能都有很大提高。在纤维增强复合材料中，碳纤维增强树脂基复合材料是以碳纤维为分散相聚合物为连续相组成的复合材料，纤维材料的高强度和模量使它成为主要的承载体，基体材料起使外加载荷均匀分布并传递给碳纤维的作用，纤维含量、纤维本身强度、纤维长度、纤维分布都直接影响其最终机械性能，在外力作用下，复合材料作为一个整体使纤维的应变与基体树脂的应变归于相等，可是因为基体树脂的弹性模量比增强纤维小得多，因而当纤维和基体处在相同应变时，纤维中的应力要比基体中的应力大得多，从而承载了大部分载荷。复合增强的另一原因是基体抑制裂纹的效应，柔软基体依靠切变作用使裂纹不沿垂直方向发展而发生偏斜，导致断裂能有很大一部分用于抵抗基体对纤维的粘着力，而使抵抗裂纹产生、生长、断裂以及裂纹传播的能力都大为提高，所以力学性能就得到很大的改善和提高。
[0081]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。