風能作為一種清潔的可再生能源，其開發(fā)潛力已被各國所認可。葉片是風力發(fā)電機組(簡稱風電葉片)有效捕獲風能的關鍵部件。在發(fā)電機功率確定的條件下，如何提高發(fā)電效率以獲取更大的風能，一直是風力發(fā)電追求的目標，而捕風能力的提高與葉片尺寸密切相關，而葉片尺寸的大小則主要依賴于制造葉片的材料，目前葉片的材料體系有基體材料、增強材料和夾心材料。環(huán)氧樹脂由于其優(yōu)異的力學性能、粘結(jié)性能、低收縮率、低粘度等優(yōu)點，被廣泛用做葉片基體材料。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展以及海上風能項目的開發(fā)，海上風電發(fā)展十分迅速。安裝在海上的葉片要經(jīng)受空氣中鹽水和Cl-，通過人工加速老化來模擬海洋大氣環(huán)境對葉片材料性能的影響，評估海洋環(huán)境下葉片材料的耐久性，可以為葉片結(jié)構(gòu)設計、葉片材料的研發(fā)和壽命的預估提供依據(jù)。

目前，國內(nèi)外專家學者研究了鹽霧對熱固性樹脂基體復合材料性能的影響，在鹽霧環(huán)境下樹脂化學性質(zhì)基本穩(wěn)定，但在長時間的鹽水浸泡下，水分子對樹脂基復合材料起到了增塑作用，因此韌性提高，其它力學強度、模量下降，電性能衰減嚴重。但是這些研究都是針對環(huán)氧樹脂基復合材料而言，對于鹽霧環(huán)境下樹脂性能的變化以及變化的機理的報道并不多。

本文通過對鹽霧老化后樹脂澆鑄體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、力學性能分析和紅外光譜分析，得到了鹽霧老化對樹脂性能的影響，并研究了產(chǎn)生這些影響的機理。

1、實驗部分

1.1試驗原材料和澆鑄體制備

本文所用樹脂為美國陶氏化學公司提供的風電葉片專用760E/766 H環(huán)氧樹脂體系，其中，760E為樹脂，766H為固化劑，樹脂和固化劑的質(zhì)量配比為100:32。將環(huán)氧樹脂和組裝好的模具放置烘箱中70℃放置1h，將環(huán)氧樹脂和固化劑按比例配好，攪拌均勻后放入真空脫泡箱內(nèi)，當真空度達到—0. 1 MPa后脫泡15min，待脫泡完畢后緩慢放氣，將膠液引流注入澆鑄體模具中，然后再將澆鑄體模具放人真空脫泡箱脫泡15min，將脫好泡的澆鑄體放入烘箱中按70℃/5 h+25℃/12 h的固化工藝進行加熱固化。

1.2鹽霧老化試驗

試驗設備為高鐵檢測儀器(中國)有限公司生產(chǎn)的GT-7004-L鹽水噴霧試驗機;鹽霧試驗參照GB-T 10125-1997進行。為了較好地模擬海洋大氣環(huán)境，采用中性鹽霧條件，試驗溶液為質(zhì)量分數(shù)10%的分析純NaCl的水溶液，試驗溫度為35℃。連續(xù)噴霧50天.每隔10天取一組樣。

1.3 DSC分析

試驗設備為德國NETZSCH公司生產(chǎn)的STA449C型差示掃描量熱儀(DSC)。試驗條件：測試時的升溫速率為10℃/min,溫度范圍為30一30090，在氮氣氣氛下進行。

1.4紅外光譜分析

紅外光譜分析采用傅里葉變換紅外光譜儀，美國熱電一尼高力儀器公司，型號：Nicolet 380，實驗環(huán)境：溫度為25℃，濕度為60%，采用壓片法取樣。

1.5靜態(tài)力學分析

樹脂澆鑄體的拉伸、彎曲性能使用美特斯工作系統(tǒng)(中國)有限公司生產(chǎn)的CMT5105型電子式萬能材料試驗機進行測試。拉伸、彎曲過程加載速度為2mm/min，分別按國標GB/T2568-1995和GB/T2570-1995實驗方法測試，每組式樣8個，取平均值。

2、結(jié)果與分析

2.1 DSC分析

環(huán)氧樹脂鹽霧老化10天、20天、30天、40天、50天的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)如圖1所示，鹽霧10天老化的Tg為60℃，和老化前比略有上升;鹽霧老化20天時Tg為62℃，和老化前比提高了7℃;老化進行到30天時，Tg呈現(xiàn)下降的趨勢。老化30天、40天、50天的Tg分別為55℃ ,52℃ ,51℃。分析表明，在前20天的老化過程中樹脂近進一步固化，交聯(lián)密度和分子量均增大，因此導致Tg上升;水分子的浸入，在樹脂中形成氫鍵從而導致Tg提高。經(jīng)過20天鹽霧老化后，大量水分子浸人樹脂增塑作用占主導作用，從而導致Tg下降。

圖1鹽霧老化后的天Tg

2.2紅外分析

樹脂老化前和鹽霧10天、20天、30天、40天、50天老化后的紅外光譜圖如圖2所示，老化前1090cm -1處出現(xiàn)了主鏈醚C-0-C的不對稱伸縮振動吸收峰;1252cm-1處和840cm-1處出現(xiàn)了環(huán)醚的對稱和反對稱伸縮振動吸收峰;2870cm-1處出現(xiàn)——CH3對稱伸縮振動，在2960cm-1處出現(xiàn)一CH，反對稱的伸縮振動;2930cm-1附近的寬吸收帶為醋環(huán)飽和碳的碳氫振動，由于環(huán)氧樹脂本身是羥基物質(zhì)，因此經(jīng)基吸收峰的面積比較大，3420cm-1處的吸收峰為狡基中的一OH 吸收峰。經(jīng)過10天鹽霧老化后，1090cm-1, 1510cm-1,1610cm-1,3420cm-1處的吸收峰加強，分析表明經(jīng)過鹽霧10天老化后樹脂發(fā)生后固化，進一步交聯(lián)反應，導致吸收峰加強。由于樹脂受吸濕的影響，水分子介入交聯(lián)網(wǎng)絡，因此鹽霧20天、30天、40天、50天老化后各吸收峰強度明顯減弱。

2.3靜態(tài)力學分析

圖3和圖4分別為環(huán)氧樹脂經(jīng)鹽霧10天、20天、30天、40天、50天老化后拉伸強度和彎曲強度的力-位移載荷圖。由拉伸試驗和彎曲試驗的力-位移曲線可知，環(huán)氧樹脂澆鑄體的拉伸強度和彎曲強度隨著老化時間的延長呈現(xiàn)下降趨勢。老化10天后的拉伸強度下降不明顯，經(jīng)過20天、30天、40天、50天老化后拉伸強度呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。隨著老化時間的延長，彎曲強度不斷下降，老化10天后的彎曲強度下降明顯，經(jīng)過20天、30天、40天、50天的老化，下降速率減慢但一直保持下降的趨勢表1為鹽霧老化后各項力學性能數(shù)據(jù)，到50天老化后拉伸強度為58MPa，和老化前相比下降了12%。50天老化后的彎曲強度為91. 85MPa，和老化前比下降了13%。樹脂的彈性模量隨著老化時間的增加，不斷減小，到50天的時候，樹脂的彈性模量是老化前的16%,彎曲模量也呈現(xiàn)下降趨勢。分析表明，吸濕對環(huán)氧樹脂影響較大，水分子浸人樹脂，對樹脂起到增塑作用，因此樹脂拉伸、彎曲強降低，此結(jié)論也可以從圖3得到證實，經(jīng)過老化后拉伸強度曲線在達到屈服極限后出現(xiàn)了平緩的臺階，而且隨著老化時間的延長平緩臺階越明顯。

3、總結(jié)

經(jīng)過10天、20天、30天、40天、50天鹽霧老化后，樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在第10,20天的時候玻璃化轉(zhuǎn)變溫度上升，第20天的時候，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達到62℃，比老化前提高了7℃，在30天、40天、50天呈現(xiàn)下降趨勢，經(jīng)過鹽霧50天老化后飛為51℃，和老化前比下降了4℃隨著老化時間的增加，力學強度下降，經(jīng)過50天的鹽霧老化后，樹脂澆鑄體的拉伸強度和彎曲強度分別下降了13%和12%;彈性模量是老化前的16%，彎曲模量也呈現(xiàn)下降趨勢，下降了9%。