專利名稱：：風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系及其改性方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂體系及其改性方法，具體是一種風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系及其改性方法，特別適合兆瓦級風力發(fā)電機葉片配套用的環(huán)氧樹脂。
背景技術：
：環(huán)氧樹脂自問世以來，由于其優(yōu)良的物理和化學性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，無論是在膠粘劑、涂料、復合材料基材、風力葉片樹脂、甚至航空、太空材料等等，在諸多方面都擁有十分重要的地位。復合材料的轉子葉片是風力發(fā)電機組的關鍵部件之一，而轉子葉片配套用環(huán)氧樹脂是風機葉片制備的關鍵材料。目前我國風電發(fā)展已進入大型化、規(guī)?；l(fā)展階段，僅2008年我國風電裝機量新增630萬KW，按1.5麗風機計算共需風機4000多臺，需葉片約12000片，以每片葉片需要環(huán)氧樹脂1.5噸計算，僅2008年就消耗環(huán)氧樹脂至少1.8萬噸，2009年風電裝機容量預計繼續(xù)翻番增長，葉片用環(huán)氧樹脂的用量也翻番。按照這一速度，預計未來IO年中國風力發(fā)電機葉片用環(huán)氧樹脂的需求巨大。為了增強國內(nèi)風機葉片制造能力，快速推動國內(nèi)風電事業(yè)前進的步伐，實現(xiàn)兆瓦級風機葉片配套用環(huán)氧樹脂配方自主化和產(chǎn)品生產(chǎn)國產(chǎn)化迫在眉睫。為此，如何能得到耐候性、耐沖擊等優(yōu)良性能以及環(huán)氧樹脂體系能否滿足葉片模具高耐熱、高強度的性能要求等成為近年來許多樹脂生產(chǎn)廠家一致研討的重要課題，在公開出版物上也屢見有關報道，但未見有與本發(fā)明相同的報道。例如，中國專利文獻公開的名稱為"一種環(huán)氧樹脂及其用途"(公開號:C訓1186744A，公開日2008.05.28)和"環(huán)氧樹脂組合物，復合材料及其準備方法"(公開號CN101418070A，公開日2009.04.29)，此兩篇專利文獻雖然公開了環(huán)氧樹脂體系的改性技術，但對風力發(fā)電機葉片配套用環(huán)氧樹脂體系不具有針對性，不符合葉片真空灌注工藝對環(huán)氧樹脂工藝性能的要求，樹脂澆鑄體及玻璃鋼的機械性能也不能滿足風力發(fā)電機葉片用環(huán)氧樹脂的設計要求，尤其是兆瓦級風機葉片配套用環(huán)氧樹脂的應用要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供了一種風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系及其改性方法。本發(fā)明是采用這樣的技術方案實現(xiàn)的—種風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系，該環(huán)氧樹脂體系包括樹脂部分和固化劑部分，兩部分分別制備。所述樹脂部分的原料配比按以下重量份計算雙酚A環(huán)氧樹脂7086雙酚F環(huán)氧樹脂020稀釋劑820。3所述固化劑部分的原料配比按以下重量份計算脂肪胺5090脂環(huán)胺2045助劑0.010.4。所述雙酚A環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂E-51或雙酚A環(huán)氧樹脂E_54。所述雙酚F環(huán)氧樹脂為標準型環(huán)氧樹脂。所述稀釋劑為二縮水甘油醚。所述脂肪胺包括以下重量的組分凍醚胺5080份和二乙烯三胺010份。所述脂環(huán)胺包括以下重量的組分異佛爾酮二胺030份、二氨基二環(huán)己基甲烷035份；所述異佛爾酮二胺和二氨基二環(huán)己基甲烷的重量不能同時為零。所述助劑為顏料。上述風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系的改性方法，包括樹脂部分和固化劑部分，兩部分分別改性，所述樹脂部分的改性包括以下步驟(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂加入反應釜中，升溫至408(TC并恒溫；(3)加入稀釋劑，在408(TC的溫度下充分攪拌反應24小時。所述固化劑部分的改性包括以下步驟①準備反應釜；②將脂肪胺和脂環(huán)胺加入反應釜中，使反應釜溫度保持在2030°C;③加入助劑，充分攪拌反應14小時。在樹脂部分的改性步驟(2)后可以加入雙酚F環(huán)氧樹脂再進入步驟(3)。本發(fā)明的有益效果是采用上述配方和改性方法后，制得的環(huán)氧樹脂能滿足風力發(fā)電機葉片配套用環(huán)氧樹脂體系的應用要求，既具有優(yōu)良的耐候性、耐沖擊性、高耐熱、高強度的特點，又符合葉片真空灌注工藝對環(huán)氧樹脂工藝性能的要求，樹脂澆鑄體及玻璃鋼的機械性能滿足風力發(fā)電機葉片用環(huán)氧樹脂的設計要求，對風力發(fā)電機葉片配套用環(huán)氧樹脂具有針對性，尤其是兆瓦級風機葉片配套用環(huán)氧樹脂。表一采用該配方的性能測試結果<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注測試條件25°C;固化制度室溫/12h+70°C/7h。具體實施例方式本發(fā)明的環(huán)氧樹脂體系包括樹脂部分和固化劑部分，兩部分分別配料制備，也分別改性。實施例1:樹脂部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料雙酚A環(huán)氧樹脂E-54-78，雙酚F環(huán)氧樹脂-10，1-6己二醇二縮水甘油醚-12。樹脂部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂E-54加入反應釜中，升溫至7(TC并恒溫；(3)加入雙酚F環(huán)氧樹脂；(4)加入稀釋劑(1-6己二醇二縮水甘油醚)，在70°C的溫度下充分攪拌反應3小時，即可。固化劑部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料聚醚胺D230-72，二乙烯三胺-2，3，3'-二甲基4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷_26，顏料-0.02。固化劑部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將脂肪胺(聚醚胺D230和二乙烯三胺)和脂環(huán)胺(3，3'-二甲基4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷)加入反應釜中，使反應釜溫度保持在22°C;(3)加入助劑(顏料)，充分攪拌反應3小時，即可。實施例2:樹脂部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料雙酚A環(huán)氧樹脂E-51-70，雙酚F環(huán)氧樹脂-18，1-4丁二醇二縮水甘油醚-12。樹脂部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂E-51加入反應釜中，升溫至65t:并恒溫；(3)加入雙酚F環(huán)氧樹脂；(4)加入稀釋劑(l-4丁二醇二縮水甘油醚)，在65t:的溫度下充分攪拌反應3.5小時，即可。固化劑部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料聚醚胺D230-74，二乙烯三胺-l，異佛爾酮二胺-25，顏料-0.03。固化劑部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將脂肪胺(聚醚胺D230和二乙烯三胺)和脂環(huán)胺(異佛爾酮二胺)加入反應釜中，使反應釜溫度保持在23°C;(3)加入助劑(顏料)，充分攪拌反應3小時，即可。實施例3:樹脂部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料雙酚A環(huán)氧樹脂E-54-82，1-4丁二醇二縮水甘油醚-18。樹脂部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂E_54加入反應釜中，升溫至6(TC并恒溫；(3)跳過本步驟，直接進入下一步驟；(4)加入稀釋劑(1-4丁5二醇二縮水甘油醚)，在6(TC的溫度下充分攪拌反應3.5小時，即可。固化劑部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料聚醚胺D230-74，異佛爾酮二胺-26，顏料-0.03。固化劑部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將脂肪胺(聚醚胺D230)和脂環(huán)胺(異佛爾酮二胺)加入反應釜中，使反應釜溫度保持在25t:;(3)加入助劑(顏料)，充分攪拌反應2.5小時，即可。實施例4:樹脂部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料雙酚A環(huán)氧樹脂E-51-73，雙酚F環(huán)氧樹脂-12，1-6丁二醇二縮水甘油醚-15。樹脂部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂E-51加入反應釜中，升溫至45t:并恒溫；(3)加入雙酚F環(huán)氧樹脂；(4)加入稀釋劑(1-6己二醇二縮水甘油醚)，在45°C的溫度下充分攪拌反應4小時，即可。固化劑部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料聚醚胺D230-74，3，3'-二甲基4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷-26，顏料-0.025。固化劑部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將脂肪胺(聚醚胺D230)和脂環(huán)胺(3，3'-二甲基4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷)加入反應釜中，使反應釜溫度保持在25。C;(3)加入助劑(顏料)，充分攪拌反應3小時，即可。實施例5:樹脂部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料雙酚A環(huán)氧樹脂E-51-82，1-4丁二醇二縮水甘油醚-18。樹脂部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂E-51加入反應釜中，升溫至5(TC并恒溫；(3)跳過本步驟，直接進入下一步驟；(4)加入稀釋劑(1-4丁二醇二縮水甘油醚)，在5(TC的溫度下充分攪拌反應4小時，即可。固化劑部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料聚醚胺D230-78，4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷_22，顏料-0.03。固化劑部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將脂肪胺(聚醚胺D230)和脂環(huán)胺(4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷)加入反應釜中，使反應釜溫度保持在3(TC;(3)加入助劑(顏料)，充分攪拌反應2小時，即可。實施例6:樹脂部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料雙酚A環(huán)氧樹脂E-54-85，1-4丁二醇二縮水甘油醚-15。樹脂部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂E-54加入反應釜中，升溫至6(TC并恒溫；(3)跳過本步驟，直接進入下一步驟；(4)加入稀釋劑(1-4丁二醇二縮水甘油醚)，在6(TC的溫度下充分攪拌反應3小時，即可。固化劑部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料聚醚胺D230-68，異佛爾酮二胺-22，4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷-10，顏料-0.03。固化劑部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將脂肪胺(聚醚胺D230)和脂環(huán)胺(異佛爾酮二胺和4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷)加入反應釜中，使反應釜溫度保持在2『C;(3)加入助劑(顏料)，充分攪拌反應2.5小時，即可。實施例7:樹脂部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料雙酚A環(huán)氧樹脂E-51-83，1-6丁二醇二縮水甘油醚-17。樹脂部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂E-51加入反應釜中，升溫至78t:并恒溫；(3)跳過本步驟，直接進入下一步驟；(4)加入稀釋劑(1-6己二醇二縮水甘油醚)，在7『C的溫度下充分攪拌反應2.5小時，即可。固化劑部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料聚醚胺D230-72，3，3'-二甲基4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷-28，顏料-0.025。固化劑部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將脂肪胺(聚醚胺D230)和脂環(huán)胺(3，3'-二甲基4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷)加入反應釜中，使反應釜溫度保持在26°C;(3)加入助劑(顏料)，充分攪拌反應3小時，即可。實施例8:樹脂部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料雙酚A環(huán)氧樹脂E-54-84，1-6丁二醇二縮水甘油醚-16。樹脂部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂E-54加入反應釜中，升溫至72t:并恒溫；(3)跳過本步驟，直接進入下一步驟；(4)加入稀釋劑(1-6己二醇二縮水甘油醚)，在72t:的溫度下充分攪拌反應3小時，即可。固化劑部分的配比按以下重量計算(單位份)準備原料聚醚胺D230-75，4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷-25，顏料-0.025。固化劑部分的具體改性步驟是(1)準備反應釜；(2)將脂肪胺(聚醚胺D230)和脂環(huán)胺(4，4'-二氨基二環(huán)己基甲烷)加入反應釜中，使反應釜溫度保持在25t:;(3)加入助劑(顏料)，充分攪拌反應3小時，即可。本發(fā)明的樹脂部分中最主要且用量最大的是雙酚A環(huán)氧樹脂，雙酚A環(huán)氧樹脂選用的是雙酚A環(huán)氧樹脂E-51或雙酚A環(huán)氧樹脂E-54，此種組分具有較強的機械強度，較高的粘結強度，低的固化收縮率。在樹脂部分中可以加入雙酚F環(huán)氧樹脂，雙酚F環(huán)氧樹脂和雙酚A環(huán)氧樹脂的共混產(chǎn)生的效應，降低了混合環(huán)氧樹脂的粘度，大大提高了環(huán)氧樹脂的的工藝性能。同時在共混體系中，雙酚F環(huán)氧樹脂的低空間位阻和雙酚A環(huán)氧樹脂的異丙撐基因高空間位阻的復合，可使固化產(chǎn)物的交聯(lián)密度提高，固化物本身的密度也能提高。這表現(xiàn)在宏觀性能上，將會使共混環(huán)氧樹脂固化物獲得較好的力學性能和較低的吸水率。在樹脂部分中加入包含雙官能團的1-4丁二醇二縮水甘油醚或1-6己二醇二縮水甘油醚，這兩種活性稀釋劑主要作用在于一方面是降低環(huán)氧樹脂配方體系的粘度，改善工藝性能，另一方面是該組分的分子中含有較長的鏈段，使體系具有很好的斷裂韌性，但稀釋劑的加入對環(huán)氧樹脂固化物的熱變形溫度、機械性能等有很明顯的降低，所以稀釋劑的加入量不宜過多，一般不超過整個體系的20%(重量比)。本發(fā)明的固化劑部分中用量最大的是脂肪胺族(聚醚胺和二乙烯三胺)，尤為重要的是聚醚胺，通常用的聚醚胺是聚醚胺D230，因為聚醚胺D230色淺、粘度低、中溫固化柔韌性好，用其作為固化劑主要是來調(diào)節(jié)力學性能，耐熱性能和體系的活性。二乙烯三胺屬于直鏈的脂肪胺，其活性相對較高，此種組分的加入可以調(diào)節(jié)整個體系的適用期，使整個環(huán)氧樹脂體系滿足真空灌注工藝對環(huán)氧樹脂工藝性能的要求。固化劑部分中還加入脂環(huán)胺族的異佛爾酮二胺和/或二氨基二環(huán)己基甲烷，脂環(huán)胺族的這兩種可以同時加入也可以單獨加入，但不管那種加入形式，必須保證脂環(huán)胺族占整個固化劑總份中的2045份。異佛爾酮二胺和二氨基二環(huán)己基甲烷這兩種組份的分子結構中均含有六元環(huán)結構，當其作為固化劑成分加入時能很好提高整個環(huán)氧樹脂體系的耐熱性能和力學性能。另外，固化劑部分中還要加入顏料，顏料在整個體系中不參與反應，由于加入量很小，不會影響整個體系的性能，但其加入可以使操作人員很容易區(qū)分出樹脂部分和固化劑部分，便于操作。因而，本發(fā)明性能優(yōu)良，對風力發(fā)電機葉片配套用環(huán)氧樹脂具有針對性，尤其是兆瓦級風機葉片配套用環(huán)氧樹脂。權利要求一種風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系，該環(huán)氧樹脂體系包括樹脂部分和固化劑部分，兩部分分別制備，其特征在于所述樹脂部分的原料配比按以下重量份計雙酚A環(huán)氧樹脂70～86雙酚F環(huán)氧樹脂0～20稀釋劑8～20；所述固化劑部分的原料配比按以下重量份計脂肪胺50～90脂環(huán)胺20～45助劑0.01～0.4。2.根據(jù)權利要求l所述的風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述雙酚A環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂E-51或雙酚A環(huán)氧樹脂E-54。3.根據(jù)權利要求l所述的風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述雙酚F環(huán)氧樹脂為標準型環(huán)氧樹脂。4.根據(jù)權利要求1所述的風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述稀釋劑為二縮水甘油醚。5.根據(jù)權利要求1所述的風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述脂肪胺包括以下重量的組分聚醚胺5080份和二乙烯三胺010份。6.根據(jù)權利要求1所述的風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述脂環(huán)胺包括以下重量的組分異佛爾酮二胺030份、二氨基二環(huán)己基甲烷035份；所述異佛爾酮二胺和二氨基二環(huán)己基甲烷的重量不能同時為零。7.根據(jù)權利要求1所述的風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系，其特征在于所述助劑為顏料。8.—種權利要求1所述風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系的改性方法，包括樹脂部分和固化劑部分，兩部分分別改性，其特征在于所述樹脂部分的改性包括以下步驟(1)準備反應釜；(2)將雙酚A環(huán)氧樹脂加入反應釜中，升溫至408(TC并恒溫；(3)加入稀釋劑，在408(TC的溫度下充分攪拌反應24小時；所述固化劑部分的改性包括以下步驟①準備反應釜；②將脂肪胺和脂環(huán)胺加入反應釜中，使反應釜溫度保持在2030°C;③加入助劑，充分攪拌反應14小時。9.根據(jù)權利要求8所述的改性方法，其特征在于在步驟(2)后加入雙酚F環(huán)氧樹脂再進入步驟(3)。全文摘要本發(fā)明公開一種風力發(fā)電機葉片用的環(huán)氧樹脂體系及其改性方法，該體系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。樹脂部分和固化劑部分分別改性，樹脂部分改性包括將雙酚A環(huán)氧樹脂加入反應釜中升溫至40～80℃并恒溫；加入雙酚F環(huán)氧樹脂或轉入下一步驟；加入稀釋劑在40～80℃的溫度下充分攪拌反應2～4小時。固化劑部分的改性包括將脂肪胺和脂環(huán)胺加入反應釜中，使反應釜溫度保持在20～30℃；加入助劑充分攪拌反應1～4小時。本發(fā)明對風力發(fā)電機葉片配套用的環(huán)氧樹脂具有針對性，能滿足兆瓦級風機葉片配套用環(huán)氧樹脂的應用要求。文檔編號F03D11/00GK101735570SQ200910216288公開日2010年6月16日申請日期2009年11月19日優(yōu)先權日2009年11月19日發(fā)明者盧毅,周百能,楊青海,肖毅,胡星,鐘連兵申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司