風能為先進複合樹脂和增強材料提供了重要的發展機會。風能開發有望幫助滿足日益增長的全球能源需求，並且塑料和複合材料的創新將發揮關鍵作用。風能的長期發展需要技術創新，以使風能與其他形式的能源相比更具競爭力。
葉片製造商正在尋求通過減少周期和降低成本來提高生產率的方法。機器人鋪設、增強的拋光技術、兩件式或分段式葉片以及現場製造是削減人力和物流成本的潛在工具。此外，樹脂和預浸料供應商正在尋求開發在低溫下固化更快的材料。
讓我們來看看風能領域一些有前景的新興塑料發展。
目前正在開發風力渦輪機葉片的熱塑性材料。風力渦輪機葉片通常由玻璃纖維增強環氧樹脂製成，但這是一個耗時的過程。雖然熱塑性風力葉片可以通過注塑成型更快地製造，但隻能製造小葉片，並且熱壓技術也限製了葉片的尺寸。
對於工業規模的渦輪葉片（數十米長）需要真空灌注。但是熔融的熱塑性塑料的粘度太高了，以至於無法將材料壓入這些巨型葉片模具的每個角落、縫隙和玻璃纖維中。
另一個缺點是這種材料需要更高的加工溫度，這增加了成本。為了解決這些缺點，製造商和研究人員正在嚐試使用易流動材料的創新方法，如聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）和聚合內酰胺（APLC-12）的環狀形式。
荷蘭德爾夫特理工大學的DUWind研究項目開發了一種使用陰離子聚酰胺6（APA 6）生產熱塑性塑料複合風葉片的方法，APA 6是一種反應性熱塑性塑料，其加工過程類似於熱固性塑料。APA 6不是作為聚合物放入模具中，而是作為與聚合成高分子量熱塑性聚酰胺6(PA 6)的單體(ε-己內酰胺)的反應性混合物。
實驗室生產3.3英尺長的熱塑性複合材料葉片部分實物圖
APA 6被加工成低粘度液體，該液體經曆輕微的放熱溫度激活反應。該材料具有廣泛的加工範圍，並且可以用於類似於那些風力葉片製造商所熟悉的熱固性注射工藝。由於粘度為10兆帕（環氧樹脂粘度的1/10），未反應的混合物流入模具的速度比環氧樹脂快得多，而且固化形成聚合物的速度也快得多。由於未反應的APA-6的粘度比環氧樹脂低10倍，所以在厚層壓板中沒有浸濕和壓實的問題。研究人員已經將APA-6疊壓到50毫米（約2英寸）厚，並取得了良好的效果。
玻璃纖維上采用特殊的化學施膠劑，用於反應性熱塑性塑料與增強纖維形成化學鍵。這會產生更好的纖維與基體的結合。在普通的熱塑性塑料中，聚合物在玻璃纖維周圍固化，而與玻璃的唯一結合是由收縮引起的。因此，纖維周圍隻有機械鎖定。
隨著新的施膠，材料不僅變得更強，而且更緊密的化學鍵也形成更強的防水屏障。因此，成品消耗更少的水，即使飽和時，機械性能也保持在環氧樹脂的水平。
即使沒有優化纖維尺寸，APA-6與環氧樹脂在玻璃纖維層壓板的靜態性能上相比具有很好的可比性。它在動態疲勞性能方麵也優於熔融處理的PA-6（尼龍），同時與韌性相匹配，獲得了較高的界麵結合強度，從而提高了疲勞強度。
而且，高品質的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）結構泡沫已經投入到風能市場。新的基於巴斯夫的Keldn PET結構泡沫是高性能泡沫，其形式為可用於轉子葉片內的麵板，以提供額外的穩定性。Kerdyn具有耐高溫性和良好的耐化學性，非常適合用於複合材料。
KydN-PET泡沫（藍色）和BaxdODO環氧體係（棕色）的顯微圖
在上述顯微鏡圖像中所示的玻璃纖維增強複合材料結構由Keldn PET泡沫和BaxxODUR環氧體係組成。它們使轉子葉片更大，更耐用，並有助於風能更有效。
產品優勢包括：
良好的機械性能（壓縮/剪切）
由於耐高溫和耐化學腐蝕而具有廣泛的工藝兼容性
適用於注射、預浸料和樹脂傳遞模塑（RTM）技術，以及混合生產工藝。
與各種樹脂係統兼容
輕型高效複合材料結構
為了保證足夠的穩定性，結構泡沫必須在由陣風引起的恒定應變下加入。風力渦輪機上的轉子葉片絕不是剛性的—為了承受力，適當的柔韌度是必不可少的。Kydn特性使它能夠承受靜態和動態負載。
為了給更大的轉子葉片進行真空注入，BASF開發了Baxodur環氧樹脂係統5100，該係統由Baxores ER 5100樹脂和Baxodur EC 5120硬化劑組成。這種新的低粘度體係不僅導致纖維快速和完全浸漬，而且提供了比標準體係長得多的加工時間。
最後，著眼於熱固性材料的進步，一種新型的風葉保護塗層正在商業化。在風力工業中，人們越來越意識到風力葉片前緣的侵蝕會對渦輪機輸出造成嚴重影響。
旋轉到250英裏每小時，風力葉片麵對雨，冰雹，鹽霧和其他碎片造成的侵蝕，特別是離岸或沙漠地區。隨著時間的推移，這些葉片會發生點蝕，刨削和分層。
根據3M公司與伊利諾伊大學合作進行的研究，侵蝕會影響空氣動力學效率，並導致每年20%或更多的能源生產損失。這最終會導致昂貴的風力渦輪機停機時間。由雙組分聚氨酯3M公司最近引進的風葉防護塗層W4600提供了比現有傳統塗層長2-3倍的葉片防護。
風葉邊緣受保護（左）和無保護（中心，右）表麵效果
該材料是彈性雙組分聚氨酯塗層，提供優異的防腐蝕性能，以幫助防止和修複風力葉片的前緣侵蝕。葉片修理和保護可以幫助提供顯著的年度能源生產改進，減少成本高昂的停工期和保護葉片的完整性。
它被設計為原始設備製造商（OEM）設施中的單層應用，簡單用於刷子或鑄件。在製造過程中應用前沿保護的小幅增加成本在給定風力田的整個生命周期中都是值得的。
3M還生產由堅韌、耐磨的聚氨酯彈性體構成的“防風帶”，可以保護前緣和表麵免受點蝕、磨損和水侵入。（文章來源於網絡）
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