風(fēng)電葉片用夾芯材料的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

    (2)PU泡沫

    PU泡沫力學(xué)性能表現(xiàn)一般，但發(fā)泡成型和機(jī)械加工簡(jiǎn)單，市場(chǎng)供應(yīng)量充足，價(jià)格便宜。所以可用在荷載較小情況下的夾層層板中， 或用于構(gòu)件的加強(qiáng)筋或加勁肋。
    (3)PEI泡沫
    PEI泡沫具有很高的使用溫度和良好的防火性能，盡管價(jià)位相對(duì)較高，但是這種泡沫可以在有結(jié)構(gòu)要求，高溫情況下，具有防火要求的部件使用。其使用溫度在-194度~+180度之間。由于能滿足嚴(yán)格的防火阻燃要求，適合在冰機(jī)和列車內(nèi)使用，如Airex的R82系列。
    (4)SAN泡沫
    SAN泡沫的性能和線性PVC泡沫相似，具有良好的延伸率和韌性，適合用于抗沖擊要求高的部位。SAN泡沫能夠熱成形，可以方便的構(gòu)筑結(jié)構(gòu)的曲面。熱穩(wěn)定型的SAN泡沫也能和低溫固化預(yù)浸料共同使用，常見(jiàn)的SAN泡沫產(chǎn)品的是Gurit公司的CoreCell系列泡沫。
    (5)PMI泡沫
    PMI泡沫的相對(duì)強(qiáng)度和剛度比前面提到泡沫高，能夠適用高溫固化的樹(shù)脂和預(yù)浸料。PMI泡沫在適當(dāng)?shù)母邷靥幚硪院螅艹惺?90度的固化工藝對(duì)泡沫的尺寸穩(wěn)定性的要求，在航空領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。市場(chǎng)上的PMI泡沫主要是德國(guó)德固賽公司生產(chǎn)的ROHACLL系列泡沫。
   (6)PET泡沫
    PET泡沫的綜合力學(xué)性能不及PVC泡沫，但比PVC更環(huán)保，生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，且成本低于PVC泡沫。Airex公司于2005年第一個(gè)向市場(chǎng)推出了PET結(jié)構(gòu)夾芯材料，有T90和T91兩個(gè)系列產(chǎn)品，T90具有突出的FST(阻燃、低煙、無(wú)毒)性能，T91耐高溫性能好，能承受140度的成型溫度。
2.2  蜂窩
    蜂窩夾芯材料有玻璃布蜂窩、NOMEX蜂窩、棉布蜂窩、鋁蜂窩等。峰窩夾層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高，剛性好，但蜂窩為開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，與上下面板的粘接面積小，粘接效果一般沒(méi)有泡沫好。
2.3  輕木
    輕木芯芯材料是一種天然產(chǎn)品，市場(chǎng)常見(jiàn)的輕木夾芯為Baltek公司的SB系列balsa木。balsa木主要產(chǎn)自南美洲的種植園，由于氣侯原因，balsa木在當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)速特別快，所以比普通木材輕很多，且其纖維具有良好的強(qiáng)度和韌性，特別適合用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)。
3  夾芯材料在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用
    夾芯材料是風(fēng)電葉片的關(guān)鍵材料之一，為增加結(jié)構(gòu)剛度，防止局部失穩(wěn)，提高整個(gè)葉片的抗載荷能力，在葉片的前緣、后緣以及剪切勒等部位，一般都會(huì)采用夾層結(jié)構(gòu)，如下圖所示。
   
    目前，用于風(fēng)電葉片的主流夾芯材料為交聯(lián)PVC泡沫和balsa輕木。典型的設(shè)計(jì)方案是，把強(qiáng)度較高的balsa木(密度為150kg/m3)用于承受載荷較大的靠近葉根的部位，交聯(lián)PVC泡沫(密度為60kg/m3)用于承載較小的靠近葉尖的部位，從葉根向葉尖方向，夾芯材料的厚度逐漸減小。也有個(gè)別葉片廠家只使用balsa木或PVC泡沫。
3.1  葉片用PVC泡沫
    葉片用PVC泡沫都是閉孔結(jié)構(gòu)，可以防止樹(shù)脂被吸入泡沫內(nèi)部從而增加葉片的重量。由于葉片的前緣、后緣均為殼體，所以在使用前要對(duì)泡沫板進(jìn)行特別的處理，這種處理有兩種方法：熱處理和機(jī)械處理。熱處理即利用泡沫在一定溫度可以變軟的特性，在使用前將泡沫加熱到特定的溫度，配以適當(dāng)?shù)墓ぱb將泡沫塑造成和葉片對(duì)應(yīng)位置相一致的曲面，然后再鋪放在葉處上。機(jī)械處理即對(duì)泡沫進(jìn)行單面切割，將一塊泡沫分割成許多小塊，未切割的面用玻璃纖維織物粘貼以保證小塊不散落。熱處理操作復(fù)雜，對(duì)不同的曲面形狀要求使用不同的工裝，其優(yōu)點(diǎn)在于未經(jīng)切割、沒(méi)有溝槽，不會(huì)吸收多余的樹(shù)脂；機(jī)械處理需要專門的機(jī)器進(jìn)行切割，通用性好，生產(chǎn)效率高，對(duì)任何部位都可使用一種規(guī)格的切割方法，但其溝槽內(nèi)將會(huì)充滿樹(shù)脂，帶來(lái)葉片重量的增加。目前常用的是機(jī)械處理法。
    PVC泡沫的性能穩(wěn)定，質(zhì)地均勻，同一牌號(hào)的泡沫其力學(xué)性能與密度基本成線性關(guān)系。但其強(qiáng)度重量比不及balsa輕木，所以多用于載荷較小的靠近葉尖部分。