風(fēng)機(jī)葉片真空吸塑成型(VRAM)工藝的研究

　　摘 要簡(jiǎn)要介紹了一種新型風(fēng)機(jī)葉片成型工藝——真空吸塑成型（VRAM）工藝，并對(duì)適用于該工藝的樹(shù)脂體系和復(fù)合材料進(jìn)行了綜述。

　　0 前 言

　　在樹(shù)脂傳遞模塑（RTM）工藝和真空輔助RTM工藝（VARTM）發(fā)展過(guò)程中，真空吸塑成型（VRAM）工藝的開(kāi)發(fā)成功可謂具有里程碑的意義。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅增加了樹(shù)脂的傳遞動(dòng)力，而且排除了模具及樹(shù)脂中的氣泡和水分，并且為樹(shù)脂在模腔中的流動(dòng)打工了通道，形成了完整的通路；更重要的是VRAM工藝完全利用真空，從而有效避免了在RTM和VARTM工藝中因注射產(chǎn)和的強(qiáng)大壓力所引起的沖刷纖維現(xiàn)象的發(fā)生，不但大大降低了成本，而且明顯提高了復(fù)合材料的性能。對(duì)于大尺寸、大厚度的復(fù)合材料制件（尤其是對(duì)于大厚度的船舶、汽車和飛機(jī)等結(jié)構(gòu)件）而言，若采用以往的復(fù)合材料成型工藝，則大型模具的選材難、成本貴且制造十分困難；而采用VRAM工藝則是一種十分有效的成型方法，由該工藝制造的復(fù)合材料制件具有成本低、空隙率小、無(wú)需外加壓力、成型過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)氣體少且最終產(chǎn)品性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且該工藝具有很大的靈活性。

　　環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中含有羥基、醚鍵和活性極大的環(huán)氧基團(tuán)，可與相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學(xué)鍵，因而在復(fù)合材料體系中環(huán)氧樹(shù)脂與增強(qiáng)材料間的界面粘接強(qiáng)度較高；另外環(huán)氧基團(tuán)又能在固化劑作用下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，因而且有較高的內(nèi)聚強(qiáng)度；此外，環(huán)氧樹(shù)脂體系還具有較高的力學(xué)性能和耐熱性能、良好的工藝性、穩(wěn)定性且固化收縮率小等諸多優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于綜合性能要求較高的領(lǐng)域。

　　因此，環(huán)氧樹(shù)脂以其較低的價(jià)格和優(yōu)良的性能，長(zhǎng)期以來(lái)一直是大型風(fēng)力發(fā)電葉片的首選樹(shù)脂，而聚酯樹(shù)脂只是葉片長(zhǎng)度較短時(shí)才使用。未來(lái)葉片材料的發(fā)展趨勢(shì)是采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，尤其是隨著功率的增大，要求葉片長(zhǎng)度相應(yīng)增加，必須采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。

　　1 風(fēng)機(jī)葉片VRAM工藝

　　將VRAM技術(shù)用于大型葉片生產(chǎn)（葉片長(zhǎng)度》40m）時(shí)，具有效率高、成本低和質(zhì)量好等特點(diǎn)，是目前國(guó)際領(lǐng)先的一種大型構(gòu)件成型新工藝。采用VRAM工藝制備風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)子葉片的工藝流程如圖1所示，由圖1可知，在設(shè)計(jì)好的模具型腔中預(yù)先放置經(jīng)合理設(shè)計(jì)、剪裁或經(jīng)機(jī)械化預(yù)成型的增強(qiáng)材料，夾緊密封好模具，完全真空可以保證樹(shù)脂能很好地充滿到增強(qiáng)材料和模具內(nèi)部的每一個(gè)角落，而后加熱使復(fù)合材料固化，最后脫模得到成型制品。采用VRAM工藝制備風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)子葉片的關(guān)鍵在于①優(yōu)選浸滲用的基體樹(shù)脂，尤其要保證樹(shù)脂的最佳粘度及其流動(dòng)特殊性。②模具設(shè)計(jì)必須合理，尤其要注重模具上樹(shù)脂吸入孔的位置和流道分布，以確?；w樹(shù)脂能均衡地充滿到模腔內(nèi)的任何地方。③工藝參數(shù)要最佳化，必須事先進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，以確保VRAM技術(shù)的工藝參數(shù)達(dá)到最佳化。