叶片构件及其制造方法以及叶片及其制造方法与流程

本技术涉及风力发电设备，具体涉及一种叶片构件、制造叶片构件的方法、叶片以及制造叶片的方法。

背景技术：

1、叶片内部一般预埋有金属螺栓套、楔形条(由纤维和树脂经固化制成)、主梁(由纤维和树脂经固化制成)以及芯材楔形条(由pvc或pet制成)等部件，在制造叶片时，通常会在上述的多个部件(例如，楔形条)中的一部分上包裹相应的纤维织物，并将各个部件布置在模具中，然后，进行灌胶，纤维织物会和灌胶树脂经固化形成玻璃钢层，从而实现各个部件相互粘接而制得叶片。

2、现有的叶片存在因为连接界面不牢靠而导致叶根或者主梁失效的现象，尤其在楔形条和玻璃钢层之间的连接界面处更为多见，因此在很大程度上影响了叶片的使用寿命。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种叶片构件及其制造方法以及叶片及其制造方法，以提升叶片内部相邻部件在连接界面处的连接可靠性，从而保证叶片的使用寿命。

2、根据本技术的第一方面，提供一种叶片构件，用于风力发电机组的叶片中，其中，所述叶片构件包括玻璃纤维和填充在所述玻璃纤维的间隙中的表面具有多个活波羟基的材料，所述表面具有多个活波羟基的材料为环氧树脂和多元醇类的交联产物。

3、根据本技术实施例提供的叶片构件，由于叶片构件的表面具有活波羟基，当将此种叶片构件应用于制造风力发电机组的叶片时，叶片构件表面的活泼羟基能够与制造叶片的灌胶树脂发生交联反应，从而能够保证制得的叶片内部的部件在连接界面处的结合牢度，避免出现叶根或主梁失效的问题，进而能够保证叶片的使用寿命。

4、在一些实施例中，所述叶片构件为楔形条，所述交联产物的重量占所述楔形条的总重量的20％-25％。

5、在这些实施例中，如果楔形条中交联产物的重量占比小于20％，说明楔形条中玻璃纤维的重量占比相对较大，则楔形条容易出现干纱、发白等缺陷，如果楔形条中交联产物的重量占比大于25％，说明楔形条中玻璃纤维的重量占比相对较小，则楔形条可能不能够满足有关强度以及刚度的需求，进而影响叶片的承载能力以及使用寿命。

6、在另一些实施例中，所述叶片构件为叶片主梁，所述交联产物的重量占所述叶片主梁的总重量的14％-20％。

7、在这些实施例中，如果叶片主梁中交联产物的重量占比小于14％，说明叶片主梁中玻璃纤维的重量占比相对较大，则叶片主梁容易出现干纱、发白等缺陷，而且疲劳性能降低，如果叶片主梁中交联产物的重量占比大于20％，说明叶片主梁中玻璃纤维的重量占比相对较少，则叶片主梁不能够满足有关强度以及刚度的需求，进而影响叶片的承载能力以及使用寿命。

8、在实施例中，所述楔形条具有弧形表面，所述弧形表面具有粗糙结构。

9、在这些实施例中，通过在楔形条的弧形表面上设置粗糙结构，能够提升叶片中楔形条与玻璃钢层在连接界面处的粘接强度，从而能够保证叶片的运行稳定，进而避免叶根发生失效的危险。

10、在实施例中，所述粗糙结构是由脱模布形成的。

11、在这些实施例中，脱模布可以形成均匀的表面粗糙结构，从而能够保证楔形条与玻璃钢层在连接界面处的结合力，而且脱模布可以在将楔形条布置于叶片模具之前进行撕除，从而能够保证粗糙表面免受污染，进而能够避免影响结合力。

12、在实施例中，所述叶片构件的表面具有多个孔。

13、在这些实施例中，叶片构件的表面具有多个孔，在叶片制造的过程中，灌胶树脂和交联产物反应的产物会填充在叶片构件的表面多个孔中，叶片构件与玻璃钢层相互嵌合式的连接，从而使得叶片构件和玻璃钢层的连接强度更强。

14、根据本技术的第二方面，提供一种制造叶片构件的方法，所述叶片构件用于风力发电机组的叶片中，其中，所述制造叶片构件的方法包括以下步骤：将环氧树脂、酸酐类固化剂以及多元醇类以预定比例混合，从而得到混合料；采用所述混合料浸润玻璃纤维；对经浸润后的玻璃纤维进行烧结，从而制得表面具有多个活波羟基的材料的叶片构件，其中，所述表面具有多个活波羟基的材料为环氧树脂和多元醇类的交联产物。

15、在实施例中，所述得到混合料的步骤包括先将所述多元醇类和所述环氧树脂混合，再将所述酸酐类固化剂加入到所述多元醇类和所述环氧树脂的混合物中，从而得到所述混合料。

16、在这些实施例中，先将多元醇类和环氧树脂混合，再将酸酐类固化剂加入在前者的混合物中而形成混合料，能够降低酸酐类固化剂和多元醇类发生反应的几率，避免副反应(例如，酸酐类固化剂和多元醇类发生反应)，从而能够避免对制得的叶片构件的性能产生影响。并且，限制加料的顺序能够保证叶片构件中形成的交联产物的量，为后续与灌胶树脂的反应提供足够的量的活泼羟基基团。

17、在实施例中，所述烧结是采用梯段式升温的方式进行的，所述梯段式升温的方式包括：将所述经浸润后的玻璃纤维升温至初始温度并保温预设时间，然后再升温至固化温度，从而获得表面具有活波羟基的叶片构件。

18、在这些实施例中，在温度的作用下，玻璃纤维能够被更好地浸润，从而能够保证形成的叶片构件的均匀性。另外，先升温至初始温度并保温预设时间能够及时排出混合料中的气体或者溶剂，然后再升温至固化温度，从而能够避免形成的叶片构件出现缺陷(例如，气泡等)，进而能够保证制得的叶片构件的致密性以及能够保证叶片构件具有足够的承载荷载的能力。

19、在实施例中，所述环氧树脂和所述多元醇类的当量比为12:(0.9-1.1)，所述环氧树脂和所述酸酐类固化剂的重量比为100:(95-105)，所述环氧树脂和所述玻璃纤维的重量比为100:(14-25)。

20、在实施例中，所述混合料的粘度为500-1000豪帕秒。混合料处于合适的粘度范围内，能够保证对玻纤纤维进行有效地浸润。如果混合料的粘度小于500豪帕秒，混合料的粘度过小，则说明形成混合料的环氧树脂和固化剂的配比不在合适的范围内，会导致经浸润的玻璃纤维中的环氧树脂含量占比相对较少，从而影响制得的叶片构件的性能。如果混合料的粘度大于1000豪帕秒，混合料的粘度过大，则可能会导致玻璃纤维不能够被混合料充分浸润，从而使得叶片构件的玻璃纤维上的交联产物不能够均匀分布，并且容易出现干纱、发白等质量缺陷。

21、在实施例中，所述制造叶片构件的方法还包括：于烧结前，在经浸润的玻璃纤维的表面上布置脱模布，从而通过在固化成型后去除所述脱模布得到表面具有粗糙结构的叶片构件。

22、在这些实施例中，制造叶片构件时，在经浸润的玻璃纤维的表面上布置脱模布，从而能够制得表面具有脱模布的叶片构件，可以在制造叶片时将脱模布去除，一方面，叶片构件表面的暴露的粗糙结构会使得制得的叶片内部的各部件的结合强度更高。另一方面，叶片构件表面的粗糙结构未被污染，能够在一定程度上保证结合强度。

23、根据本技术的第三方面，提供一种叶片，其中，所述叶片包括上述各个实施例提供的叶片构件或者包括根据上述各个实施例提供的制造叶片构件的方法制得的叶片构件，所述叶片还包括连接在所述叶片构件外部的玻璃钢层，所述玻璃钢层是由纤维铺层和灌胶树脂通过固化形成的，所述玻璃钢层和所述叶片构件在接触表面形成有由灌胶树脂和所述交联产物反应的产物。

24、根据本技术实施例提供的叶片，叶片构件的表面的活泼羟基能够与玻璃钢层在接触表面通过化学反应连接在一起，具有极高的连接强度，从而叶片内部的多个部件浑然形成为一体，能够避免叶片因连接界面不可靠而出现失效的问题，从而能够保证制得的叶片的使用寿命。

25、在实施例中，所述灌胶树脂包括环氧树脂和胺类固化剂的混合物。

26、根据本技术的第四方面，提供一种制造叶片的方法，其中，造叶片的方法包括：在叶片构件的外部包覆纤维铺层，从而得到铺层结构；采用灌胶树脂浸润所述铺层结构；对经灌胶树脂浸润的铺层结构进行烧结，通过控制烧结工艺的参数，从而得到具有由所述灌胶树脂和所述纤维铺层经固化形成的玻璃钢层的叶片，其中，所述叶片构件为上述各个实施例提供的叶片构件或者为根据上述各个实施例提供的制造叶片构件的方法制得的叶片构件，所述玻璃钢层和所述叶片构件在接触表面形成有灌胶树脂和交联产物反应的产物。

27、在实施例中，所述灌胶树脂包括环氧树脂和胺类固化剂的混合物。

28、在这些实施例中，灌胶树脂中的环氧树脂和胺类固化剂均能够与叶片构件表面的活泼羟基反应，从而能够进一步提升连接界面的粘接力。

29、在实施例中，所述叶片构件的表面具有多个孔，所述灌胶树脂和交联产物反应的产物填充在所述多个孔中。

30、在这些实施例中，灌胶树脂和交联产物反应的产物会填充在叶片构件的表面多个孔中，叶片构件与玻璃钢层相互嵌合式的连接，从而使得叶片构件和玻璃钢层的连接强度更强。