本发明属风力发电技术领域，具体涉及一种用于风力发电机叶片的复合材料及其制备方法。
背景技术：
风力发电为无污染发电，是富有生命力的清洁能源，风电的高速发展已成必然趋势。风力发电依靠的主要设备是风力发电机组，风力发电机最重要、最昂贵的部件为叶轮，单个叶轮约占整个风力发电机成本的20％，而叶轮的关键则是叶片，叶片的好坏直接影响风力发电机组的效率、寿命和性能。风力发电机的叶片主要采用的是复合材料，尤其是兆瓦级以上的风力发电机叶片，复合材料的叶片配套用环氧树脂胶粘剂是风力发电机叶片制备的关键材料。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于风力发电机叶片的复合材料及其制备方法，所述用于风力发电机叶片的复合材料具有很好的强度和模量，且防开裂性能也优于现有水平，满足了兆瓦级以上风力发电机叶片对材料的特殊要求，而且材料成本低，制备工艺简单，经济性好。
为了解决现有技术存在的问题，采用如下技术方案：
一种用于风力发电机叶片的复合材料，包括以下重量份的组分：环氧树脂20～30份、丁基橡胶12～25份、粉末状填料5～15份、热塑性树脂25～35份、增强纤维组分8～17份、脂肪族胺化合物18～27份、抗氧化剂2～3份、光稳定剂3～6份、紫外线吸收剂2～5份。
优选的，所述用于风力发电机叶片的复合材料，包括以下重量份的组分：环氧树脂23～28份、丁基橡胶15～20份、粉末状填料9～14份、热塑性树脂28～33份、增强纤维组分10～16份、脂肪族胺化合物20～26份、抗氧化剂2.5～2.7份、光稳定剂4～5份、紫外线吸收剂3～4份。
优选的，所述用于风力发电机叶片的复合材料，包括以下重量份的组分：环氧树脂25份、丁基橡胶18份、粉末状填料11份、热塑性树脂32份、增强纤维组分13份、脂肪族胺化合物22份、抗氧化剂2.6份、光稳定剂4.7份、紫外线吸收剂3.8份。
优选的，所述粉末状填料是纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米纤维硅灰石粉、纳米碳酸钙、碳酸钙晶须、氧化锌晶须中的一种或数种的混合物。
优选的，所述脂肪族胺化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺、3，3’-亚氨基双（丙基胺）、聚氧化丙烯二胺和聚氧化丙烯三胺中的任一种或者几种的混合物。
优选的，所述的热塑性树脂为聚烯烃、聚酯、聚酰胺的一种或多种混合物。
优选的，所述增强纤维组分为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、有机纤维、金属纤维中的一种或几种。
一种制备所述用于风力发电机叶片的复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、增强纤维组分、脂肪族胺化合物、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，备用；
（2）将环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、脂肪族胺化合物分别放入球磨机中球磨1～2小时，然后混合，得混合粉末；
（3）将步骤（3）所得的混合粉末放于反应釜中，预热至50～60℃，加入所述增强纤维组分，加热至280～300℃，开机搅拌装置，搅拌速度控制在20～80r/min，搅拌时间为30～50分钟，然后加入抗氧化剂、光稳定剂和紫外线吸收剂，抽真空，继续搅拌20～40分钟，冷却至常温，即可得到所述用于风力发电机叶片的复合材料。
本发明与现有技术相比，其具有以下有益效果：
本发明所述用于风力发电机叶片的复合材料具有很好的强度和模量，且防开裂性能也优于现有水平，满足了兆瓦级以上风力发电机叶片对材料的特殊要求，而且材料成本低，制备工艺简单，经济性好，具体如下：
（1）本发明用于风力发电机叶片的复合材料中加入了增强纤维组分，纤维在树脂中存在方式不仅是连续的，而且还以大致平行的方式排列，纤维在其长度方向上能充分发挥纤维的高强高模特性，因此能够保证风力发电机叶片的整体机械性能；
（2）本发明用于风力发电机叶片的复合材料中加入了丁基橡胶、热塑性树脂等，提高了其防开裂性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种用于风力发电机叶片的复合材料，包括以下重量份的组分：环氧树脂20份、丁基橡胶12份、粉末状填料5份、热塑性树脂25份、增强纤维组分8份、脂肪族胺化合物18份、抗氧化剂2份、光稳定剂3份、紫外线吸收剂2份。
其中，所述粉末状填料是纳米二氧化硅、纳米二氧化钛的混合物。
其中，所述脂肪族胺化合物为二乙烯三胺。
其中，所述的热塑性树脂为聚烯烃。
其中，所述增强纤维组分为玻璃纤维。
一种制备所述用于风力发电机叶片的复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、增强纤维组分、脂肪族胺化合物、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，备用；
（2）将环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、脂肪族胺化合物分别放入球磨机中球磨1小时，然后混合，得混合粉末；
（3）将步骤（3）所得的混合粉末放于反应釜中，预热至50℃，加入所述增强纤维组分，加热至280℃，开机搅拌装置，搅拌速度控制在20r/min，搅拌时间为30分钟，然后加入抗氧化剂、光稳定剂和紫外线吸收剂，抽真空，继续搅拌20分钟，冷却至常温，即可得到所述用于风力发电机叶片的复合材料。
实施例2
本实施例涉及一种用于风力发电机叶片的复合材料，包括以下重量份的组分：环氧树脂30份、丁基橡胶25份、粉末状填料15份、热塑性树脂35份、增强纤维组分17份、脂肪族胺化合物27份、抗氧化剂3份、光稳定剂6份、紫外线吸收剂5份。
其中，所述粉末状填料为氧化锌晶须。
其中，所述脂肪族胺化合物为四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺的混合物。
其中，所述的热塑性树脂为聚酯、聚酰胺的混合物。
其中，所述增强纤维组分为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维的混合物。
一种制备所述用于风力发电机叶片的复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、增强纤维组分、脂肪族胺化合物、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，备用；
（2）将环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、脂肪族胺化合物分别放入球磨机中球磨2小时，然后混合，得混合粉末；
（3）将步骤（3）所得的混合粉末放于反应釜中，预热至60℃，加入所述增强纤维组分，加热至300℃，开机搅拌装置，搅拌速度控制在80r/min，搅拌时间为50分钟，然后加入抗氧化剂、光稳定剂和紫外线吸收剂，抽真空，继续搅拌40分钟，冷却至常温，即可得到所述用于风力发电机叶片的复合材料。
实施例3
本实施例涉及一种用于风力发电机叶片的复合材料，包括以下重量份的组分：环氧树脂23份、丁基橡胶15份、粉末状填料9份、热塑性树脂28份、增强纤维组分10份、脂肪族胺化合物20份、抗氧化剂2.5份、光稳定剂4份、紫外线吸收剂3份。
其中，所述粉末状填料是纳米氧化铝、纳米纤维硅灰石粉、纳米碳酸钙、碳酸钙晶须、氧化锌晶须的混合物。
其中，所述脂肪族胺化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺、3，3’-亚氨基双（丙基胺）、聚氧化丙烯二胺和聚氧化丙烯三胺的混合物。
其中，所述的热塑性树脂为聚酰胺。
其中，所述增强纤维组分为玻金属纤维。
一种制备所述用于风力发电机叶片的复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、增强纤维组分、脂肪族胺化合物、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，备用；
（2）将环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、脂肪族胺化合物分别放入球磨机中球磨1.5小时，然后混合，得混合粉末；
（3）将步骤（3）所得的混合粉末放于反应釜中，预热至55℃，加入所述增强纤维组分，加热至290℃，开机搅拌装置，搅拌速度控制在60r/min，搅拌时间为40分钟，然后加入抗氧化剂、光稳定剂和紫外线吸收剂，抽真空，继续搅拌30分钟，冷却至常温，即可得到所述用于风力发电机叶片的复合材料。
实施例4
本实施例涉及一种用于风力发电机叶片的复合材料，包括以下重量份的组分：环氧树脂28份、丁基橡胶20份、粉末状填料14份、热塑性树脂33份、增强纤维组分16份、脂肪族胺化合物26份、抗氧化剂2.7份、光稳定剂5份、紫外线吸收剂4份。
其中，所述粉末状填料是纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米纤维硅灰石粉、纳米碳酸钙的混合物。
其中，所述脂肪族胺化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺、3，3’-亚氨基双（丙基胺）、聚氧化丙烯二胺和聚氧化丙烯三胺的混合物。
其中，所述的热塑性树脂为聚酯、聚酰胺的混合物。
其中，所述增强纤维组分为玄武岩纤维、有机纤维、金属纤维中的混合物。
一种制备所述用于风力发电机叶片的复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、增强纤维组分、脂肪族胺化合物、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，备用；
（2）将环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、脂肪族胺化合物分别放入球磨机中球磨1.2小时，然后混合，得混合粉末；
（3）将步骤（3）所得的混合粉末放于反应釜中，预热至58℃，加入所述增强纤维组分，加热至285℃，开机搅拌装置，搅拌速度控制在30r/min，搅拌时间为35分钟，然后加入抗氧化剂、光稳定剂和紫外线吸收剂，抽真空，继续搅拌25分钟，冷却至常温，即可得到所述用于风力发电机叶片的复合材料。
实施例5
本实施例涉及一种用于风力发电机叶片的复合材料，包括以下重量份的组分：环氧树脂25份、丁基橡胶18份、粉末状填料11份、热塑性树脂32份、增强纤维组分13份、脂肪族胺化合物22份、抗氧化剂2.6份、光稳定剂4.7份、紫外线吸收剂3.8份。
其中，所述粉末状填料是纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米纤维硅灰石粉、纳米碳酸钙、碳酸钙晶须、氧化锌晶须的混合物。
其中，所述脂肪族胺化合物为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、3-（二甲氨基）丙基胺、3-（二乙氨基）丙基胺、三-（2-氨乙基）胺、四甲基乙烯二胺、乙烯二胺、3，3’-亚氨基双（丙基胺）、聚氧化丙烯二胺和聚氧化丙烯三胺的混合物。
其中，所述的热塑性树脂为聚烯烃、聚酯、聚酰胺的混合物。
其中，所述增强纤维组分为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、有机纤维、金属纤维中的混合物。
一种制备所述用于风力发电机叶片的复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）按上述配方称取环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、增强纤维组分、脂肪族胺化合物、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，备用；
（2）将环氧树脂、丁基橡胶、粉末状填料、热塑性树脂、脂肪族胺化合物分别放入球磨机中球磨1.8小时，然后混合，得混合粉末；
（3）将步骤（3）所得的混合粉末放于反应釜中，预热至52℃，加入所述增强纤维组分，加热至295℃，开机搅拌装置，搅拌速度控制在70r/min，搅拌时间为45分钟，然后加入抗氧化剂、光稳定剂和紫外线吸收剂，抽真空，继续搅拌35分钟，冷却至常温，即可得到所述用于风力发电机叶片的复合材料。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。