專利名稱：一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
竹質(zhì)材料屬于天然纖維材料，具有力學(xué)性能優(yōu)異、密度低、成本低等特點，竹質(zhì)材料的模量與玻璃鋼相近，但竹質(zhì)材料密度僅為玻璃鋼的60%，因此能夠滿足風(fēng)力發(fā)電機葉片對材料性能的要求，并且能夠大幅降低葉片的重量。此外，由于竹材的生長環(huán)境影響，竹纖維也具備良好的抗疲勞性能，是葉片設(shè)計制造應(yīng)用中的一種優(yōu)質(zhì)材料，為風(fēng)電行業(yè)添加了新的元素。竹質(zhì)材料是綠色材料，風(fēng)電是可再生能源，在風(fēng)電葉片制造行業(yè)減少高能耗材料玻纖的使用，讓天然纖維材料和風(fēng)能有機地結(jié)合在一起適應(yīng)國家能源發(fā)展方向，具有生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，使風(fēng)電產(chǎn)業(yè)更加綠色。目前竹基復(fù)合材料已經(jīng)在風(fēng)機葉片中得到了應(yīng)用，隨著風(fēng)電行業(yè)的迅速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機的單機功率越來越大，葉片的長度越來越長，這對葉片的材料性能提出了更為苛刻的要求，樹脂與竹質(zhì)材料通過傳統(tǒng)成型方法得到的竹基復(fù)合材料，其材料性能已不能滿足使用要求，需要對其進(jìn)行必要的強化。經(jīng)纖維強化后的竹基復(fù)合材料，需要在保證竹質(zhì)材料優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，使其物理力學(xué)性能得到提高，以滿足不同類型竹質(zhì)葉片設(shè)計中對竹基復(fù)合材料的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種物理性能、化學(xué)性能優(yōu)良的纖維強化竹基復(fù)合材料及其制造方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的—種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述材料是竹質(zhì)材料經(jīng)過復(fù)合材料成型工藝加入另一種纖維強化后制成的復(fù)合材料。本發(fā)明所述的用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，包括竹質(zhì)材料、纖維、樹脂
基體等。所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述纖維的彈性模量大于等于20. OGPa，密度大于等于O. 5g/cm3。所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述纖維可以是玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芳綸纖維、尼龍纖維或其他合成纖維。所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述纖維可以是麻纖維、木纖維或其他天然纖維。所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述竹質(zhì)材料包括竹質(zhì)原材料和竹質(zhì)半成品，所述竹質(zhì)原材料包括竹片、竹篾、竹纖維、竹基纖維束、竹絲，所述竹半成品可以是竹纖維復(fù)合材料，包括竹層積材、重組竹。
所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述竹質(zhì)材料的含水率小于等于20%。本發(fā)明所述的用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料的制造方法，包括步驟步驟I :將纖維進(jìn)行表面處理和/或竹質(zhì)材料進(jìn)行表面處理。步驟2 :將纖維與竹質(zhì)材料在材料成型模具或葉片成型模具內(nèi)進(jìn)行排布組合。步驟3 :將纖維與竹質(zhì)材料使用合成樹脂經(jīng)過復(fù)合材料成型工藝進(jìn)行成型。所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述步驟2中的經(jīng)過表面處理的纖維和/或竹質(zhì)材料在復(fù)合材料成型之前可以在材料成型過程中也可以在葉片成型過程中進(jìn)行排布組合。所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述合成樹脂可以是環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、乙烯基樹脂、酚醛樹脂、間苯二酚樹脂及其改性樹脂。所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述合成樹脂可以是熱固性樹脂，也可以是熱塑性樹脂。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料及其制造方法，由于采用纖維與所述竹質(zhì)材料進(jìn)行復(fù)合，使得用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料在物理力學(xué)性能和化學(xué)性能方面有了顯著的提高，使得竹基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。


通過下文中的參照附圖所進(jìn)行的描述部分，能夠更好的理解所有上述特征，所述附圖為圖I為本發(fā)明中纖維在竹質(zhì)材料表面排布方式的示意圖，其中I為纖維材料，2為竹質(zhì)材料；圖2為本發(fā)明中纖維層間排布方式的示意圖；圖3為本發(fā)明中纖維層內(nèi)排布方式的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明所述的用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其較佳的具體實施方式
是，經(jīng)過表面處理過的纖維和/或所述竹質(zhì)材料通過在材料成型模具或葉片成型模具中進(jìn)行排布組合，再使用樹脂基體經(jīng)復(fù)合材料成型工藝復(fù)合成用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，包括原料竹質(zhì)材料、纖維、樹脂基體等。其中纖維與竹質(zhì)材料在所述用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料中的質(zhì)量百分含量為40% _80%，纖維與竹質(zhì)材料的比例根據(jù)所需要的強度進(jìn)行任意比例的搭配。所述的纖維與竹質(zhì)材料在經(jīng)過樹脂復(fù)合之前，將纖維進(jìn)行表面處理或者將竹質(zhì)材料進(jìn)行表面處理，或者同時對上述纖維及竹質(zhì)材料進(jìn)行表面處理。用于促進(jìn)纖維及竹質(zhì)材料表面活化，有利于與樹脂結(jié)合。所述纖維可以是玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芳綸纖維、尼龍纖維或其他合成纖維。
所述纖維也可以是麻纖維、木纖維或其他天然纖維。所述竹質(zhì)材料包括竹質(zhì)原材料和竹質(zhì)半成品，其中所述竹質(zhì)原材料包括竹片、竹篾、竹纖維、竹基纖維束、竹絲等，所述竹半成品可以是竹纖維復(fù)合材料，包括竹層積材、重組竹等。所述纖維與竹質(zhì)材料的排布方式為纖維I在竹質(zhì)材料2的表面(如圖I所示)， 纖維材料I分布在竹質(zhì)材料2的表面對竹質(zhì)材料進(jìn)行強化；或纖維I在竹質(zhì)材料2的層間 (如圖2所示)，纖維材料I與竹質(zhì)材料呈間隔的層間方式排列，形成對竹質(zhì)材料的加強；或纖維I與竹質(zhì)纖維束2的混合(如圖3所示)，纖維材料I與竹質(zhì)材料2在層內(nèi)形成均勻混合，以達(dá)到對竹質(zhì)材料增強的目的；或其他排布方式。其中所述其他排布方式為上述三種排布方式的任意組合，以及由此衍生出的變換。所述樹脂基體可以是熱固性樹脂，也可以是熱塑性樹脂。本發(fā)明所述的纖維強化竹基復(fù)合材料及其制造方法，主要包括步驟步驟I :將纖維進(jìn)行表面處理或者將竹質(zhì)材料進(jìn)行表面處理，或者同時對上述纖維及竹質(zhì)材料進(jìn)行表面處理。步驟2 :將纖維在竹質(zhì)材料表面或纖維在竹質(zhì)材料層間或纖維與竹質(zhì)纖維混合或其他方式進(jìn)行排布。其中所述其他排布方式為上述三種排布方式的任意組合，以及由此衍生出的變換。步驟3 :將纖維與竹質(zhì)材料使用合成樹脂經(jīng)過復(fù)合材料成型工藝進(jìn)行成型，成型有兩種方式，一種是在材料成型模具內(nèi)成型成葉片原材料；另一種是在葉片成型模具內(nèi)與葉片一體成型。竹基復(fù)合材料經(jīng)過纖維強化復(fù)合之后，性能大大優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的竹基復(fù)合材料。經(jīng)過纖維增強復(fù)合的竹基復(fù)合材料在力學(xué)性能上有明顯提高，并且可以根據(jù)不同的性能需求進(jìn)行纖維比例的調(diào)整，使纖維強化竹基復(fù)合材料不僅擁有良好的物理力學(xué)性能及化學(xué)性能，并且纖維強化竹基復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，可以根據(jù)不同的性能需求進(jìn)行混合排布，使纖維強化竹基復(fù)合材料具有更廣泛的應(yīng)用范圍。本發(fā)明是以纖維及竹質(zhì)材料為增強體，以各種合成樹脂為基體，以復(fù)合材料成型工藝為成型基礎(chǔ)制造出的用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料。上述纖維是指增強型連續(xù)纖維，其形式為纖維束、纖維布等。所述竹質(zhì)材料包括竹質(zhì)原材料和竹質(zhì)半成品，其中所述竹質(zhì)原材料包括竹片、竹篾、竹纖維、竹基纖維束、竹絲等，所述竹半成品可以是竹纖維復(fù)合材料，包括竹層積材、重組竹等。所述樹脂基體可以是熱固性樹脂，也可以是熱塑性樹脂。 所述復(fù)合材料成型工藝包括真空灌注工藝、真空袋壓工藝、模壓工藝、拉擠成型工藝、手糊工藝、纏繞成型工藝、注射成型工藝等。通過以上所述材料及制作方法都有可能制造出用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料或性能相類似的纖維強化型竹基復(fù)合材料。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述材料是竹質(zhì)材料經(jīng)過復(fù)合材料成型工藝加入另一種纖維強化后制成的復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求I所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述纖維的彈性模量大于等于20. OGPa，密度大于等于0. 5g/cm3。
3.如權(quán)利要求I所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述纖維可以是玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芳綸纖維、尼龍纖維或其他合成纖維。
4.如權(quán)利要求I所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述纖維可以是麻纖維、木纖維或其他天然纖維。
5.如權(quán)利要求I所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述竹質(zhì)材料包括竹質(zhì)原材料和竹質(zhì)半成品，所述竹質(zhì)原材料包括竹片、竹篾、竹纖維、竹基纖維束、竹絲，所述竹半成品可以是竹纖維復(fù)合材料，包括竹層積材、重組竹。
6.如權(quán)利要求I所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料，其特征在于，所述竹質(zhì)材料的含水率小于等于20%。
7.一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，包括步驟步驟I :將纖維經(jīng)過表面處理和/或竹質(zhì)材料經(jīng)過表面處理；步驟2 :將纖維與竹質(zhì)材料在材料成型模具或葉片成型模具內(nèi)進(jìn)行排布組合；步驟3 :將纖維與竹質(zhì)材料使用合成樹脂經(jīng)過復(fù)合材料成型工藝進(jìn)行成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述步驟2中的經(jīng)過表面處理的纖維和/或竹質(zhì)材料在復(fù)合材料成型之前可以在材料成型過程中也可以在葉片成型過程中進(jìn)行排布組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述合成樹脂可以是環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、乙烯基樹脂、酚醛樹脂、間苯二酚樹脂及其改性樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料的制造方法， 其特征在于，所述合成樹脂可以是熱固性樹脂，也可以是熱塑性樹脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)機葉片的纖維強化竹基復(fù)合材料及其制造方法，纖維強化竹基復(fù)合材料是由纖維、竹質(zhì)材料及樹脂基體復(fù)合而成，經(jīng)過纖維強化后的竹基復(fù)合材料具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能，是一種輕質(zhì)高強且結(jié)構(gòu)可設(shè)計的復(fù)合材料，滿足葉片設(shè)計對于竹基復(fù)合材料的性能要求。
文檔編號B29L31/08GK102582088SQ201210036169
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者杜瑛卓, 霍唐軍, 鮑春宇 申請人:北京可汗之風(fēng)科技有限公司