環氧樹脂體系在風力機中的應用、回收與更新

　　研究發現，環氧樹脂與一些特定的納米有機粒子相混合后，會產生協和效應——顯著提高材料的韌性。[14]某些納米粒子與特定固化劑混合后，顯著提高材料的韌性，但不降低熱性能，對初始粘度的沖擊也不大。[15]一般雙酚A環氧樹脂固化后較脆，溫度敏感性較高，力學和熱學性能較低。納米碳管具有獨特的物理性能：密度很小（鋼的1/6）、高強度（拉伸強度50～200GPa[鋼的100倍]）、高模量（600 GPa）和優異的柔軟性，是前者的理想增強材料。這并不是有機相與無機相的簡單加和，而是納米碳管和環氧樹脂在納米范圍內結合形成，界面間存在較強或較弱的化學鍵，實現集無機、有機、納米粒子的諸多特異性能于一體的嶄新復合。納米碳管是強催化劑，可降低樹脂的反應溫度。當材料受力、破壞時，其優異的柔軟性可吸收能量，提高樹脂的強度。[27]Araldite™ EP1000AB新型納米增韌環氧膠粘劑（Huntsman公司），含特種分散型有機納米粒子（亞微級），可抑制微裂紋擴大，同時使連續固化的環氧基體耐高溫。選用特種固化劑，不用熱壓罐，低于100℃固化；室溫儲存期＞6個月。力學性能優異，使用簡便，可用于粘結、修補葉片等。[16]
　　2.5新穎的FRP成型工藝
　　2.5.1微波固化工藝
　　微波固化具有獨特的“場效應”和快速“體加熱”特性，因而粘結劑固化速度快且均勻、粘結質量高，在快速修復飛機等航空裝備中具有巨大潛力。 [28]FRP葉片、葉片模具的厚度和面積都較大，因此，物料固化過程中熱量散布困難且不均勻，傳統的固化工藝（電加熱原理）無法快速而均勻地把熱量傳遞到物料內部。德國ITC(弗勞恩霍夫化學研究所)利用樹脂可吸收微波的原理，研究成用于碳纖維復合材料的微波固化工藝。研究說明，微波加熱的復合材料物料的粘度較低，使其室溫下變硬速度較慢，纖維更易融入樹脂基體里，工藝修正時間很寬裕。該工藝的效率高、制品質優，廢品、污染物極少，但對固化物件的安放位置要求精準、嚴格。[17]
　　2.5.2快步工藝（quickstep）[18]
　　快步工藝(西澳大利亞尼爾·格拉哈姆發明)，利用流體（如：水）的熱傳導，通過流體震動，工作壓力1～4磅/英尺2，高壓爐的工作壓力60～200磅/英尺2，屬獨特的充液、平衡壓力、流動塑造工藝。加工時間約1h，可加工層壓板、蜂窩式和泡沫芯夾層結構等制品。制品里的纖維含量很高（＞70%），孔隙含量極少，質量和性能優異。
　　3 修復葉片用環氧樹脂體系
　　3.1正運行葉片破損自修復環氧樹脂體系
　　3.1.1概 述
　　由于風力機的安裝高度很高，人手根本夠不著，而且葉片正處于運轉狀態，若葉片出現破損[注]，根本不可能進行修復（[注]：風力機葉片在野外長年累月運轉，不僅承受著強大的風載荷，還經受著大氣沖刷、砂石粒子沖擊、強烈的紫外線照射等惡劣環境侵蝕，從而老化、折斷、分離以致破壞。[19]）。其唯一根本的解決方案就是：葉片（具體地說葉片殼體表層）材料自身具有自修復功能機制。這里所指的“破損”只限于肉眼不能明顯察覺的裂紋、微孔、表皮瑕疵。該瑕疵雖然微小，若不及時修復，在惡劣環境腐蝕、紫外線照射下，勢必擴大、蔓延以致破壞整個葉片，釀成風力發電嚴重事故。
　　3.1.2自修復環氧樹脂體系
　　英國Bristol大學宇航工程系與Hexcel Composites公司，共同研制成葉片自修復技術（模擬修復技術）[注]。葉片材料是CF/環氧樹脂。葉片殼體表層里面鑲嵌著許多粗空心玻纖，空心玻纖里盛著環氧樹脂體系（環氧樹脂、潛伏性固化劑和抗紫外線劑等）。當葉片殼體表面出現肉眼不能明顯察覺的裂紋、微孔、表皮瑕疵時，空心玻纖里盛的環氧體系立即溢出，彌封住裂紋（或微孔），進而蔓延、覆蓋著破損區域。此刻，環氧樹脂與潛伏性固化劑和抗紫外線劑互相摻混，產生固化反應而固化。從而使葉片的結構整體性得以恢復，達到葉片原始強度的80～90%（[注]：此外，該技術主要用于修復飛機、宇宙飛船、汽車等）。預計，該技術將在宇宙飛船上會很快推廣應用，未來5年內將商業化。另外，美國伊利諾伊大學已進行了類似的研制項目，但選材不同：樹脂是雙環戊二烯，潛伏性固化劑含稀有金屬釕。[20]