1、
用于风力机叶片的先进环氧技术
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作为一个对比，以20rpm的速度运行20年相当于一辆轿车行驶总里程35万公里（以平均轮胎的尺寸计算），这样也远远超过目前轿车的寿命要求。此外，风力机叶片白天黑夜运转，有时是在极其恶劣的气候环境下（-40～50℃和7000T变化/年）。所以叶片的可靠性是该产业重要的参数，这并不令人感到惊讶。
除了更长寿命的叶片以外，这个产业还要求更快的生产速度。面对风力发电不断增长的需求，制造商正提高生产率来增加产量。根据推算，在2020年，每三分钟生产一片新
2、叶片才可以满足需求。这样大的产量只有优化制造周期和最大效率才可能实现。可靠性和生产率这两项指标将降低每kWh电能的成本，而这正是风电产业和其他能源产业竞争所需要的。简单地说，就是要缩短周期，同时保持高质量来延长复合材料叶片的寿命。
1、风力机叶片韧性改善
疲劳试验后，复合材料层合板典型的破坏有微裂纹，甚至纤维剥离，如图1所示，该图显示了手工层合板试样疲劳试验后的情况。
这些缺陷可以使用增韧技术有效解决。塑料基体的增韧已是一个有几十年之久的难题。在很早时期，使用增塑剂改善材料的脆性，虽然它能降低材料的机械和化学强度。而且，增塑剂不是固定在树脂
3、基体中，间久了会迁移，这必然改变材料的性能。对于风力机叶片而言，由于其较长使用寿命要求在二十年内材料性能不改变，这种方法可能并不合适。除增塑剂之外，也可通过松驰树脂网状结构达到在基体主链中增塑的效果。然而，即使增塑是建立在基体里，不利的影响仍然存在。松弛的网状结构明显地降低了玻璃化转变温度（Tg）。
真正的增韧是在橡胶材料如端羧基丁腈液体橡胶（CTBN）的出现才得以实现，这种增韧剂在保持Tg不变的同时改善脆裂性能。不过，CTBN确实提高了环氧树脂基体的粘度，至少对灌注技术而言，它似乎形成了一些障碍。后来在纳米核壳橡胶增韧上的努力解决了这个多余的粘度增加，但因为预分散颗粒，粘度仍然是
4、一个问题。
新的增韧技术是以一种嵌段共聚物为基础。它仅仅在固化的环氧树脂中形成第二相。这种橡胶第二相使固化体系在裂纹发生前能吸收更多能量。达到这种效果的关键是控制第二相的颗粒大小、多分散性和界面强度。仅仅在固化体系中形成第二相是不够的，因为第二相的尺寸、形状以及和基体之间的相互作用也很重要。
一个嵌段是“憎环氧”，即不能与环氧基体混合，而其他嵌段是“亲环氧”，也就是很容易与环氧基体混合。当这种嵌段共聚物加入系统，憎环氧嵌段自己崩塌形成第二相（就像油在水中一样），而亲环氧嵌段包围着憎环氧嵌段，使之稳定地悬浮在基体中。这种自组装过程的优点在于需要较少的材料就可
5、达到所需的韧性。改性的和未改性的试样拥有相同的刚度，改性或增韧系统已提高了延伸率，应力/应变曲线下方的面积增加了。根据定义，应力应变曲线下方的面积就是韧性。
第二增韧相能阻止微裂纹的传播。图片显示了在第二相中裂纹是如何被终止的。这种形变能够吸收裂纹的能量。
当增韧作用在第二相发生时，Tg保持不变。图4展示两种不同的性能：断裂韧性和玻璃化转变温度。结果显示，嵌段共聚物能够在不改变玻璃化转变温度下改善断裂韧性。
但这如何转换成抗疲劳数据呢？为了解答这个问题，Dow公司以常规疲劳试验方案对嵌段共聚物增韧进行了测试。这个研究显示了在风能上应用嵌段共
6、聚物增韧技术，复合材料抗疲劳性能显著提高。
Dow公司使用的嵌段共聚物增韧技术是基于一种完全混合、低粘度材料，它最适合用于风能应用中最常见的树脂灌注成型工艺（RIM）。由于材料完全溶解在液态基体中，这样就没有传统颗粒增韧所带来的过滤效应。第二相在固化和提供增韧作用时才会分离，即材料灌注后。这是一个非常显著的改善，包含了风力机叶片制造中另一个重要的需求：提高生产率。
2、提高生产率
当前市场需求是基于工艺要求，如较低的放热量，较长的使用时限以及快速固化反应。针对这种情况，Dow公司开发了新的AIRSTONE灌注线，它提供了可调整的使用时限，以适用于
7、现今和将来灌注超大型叶片的最高要求。但是，这就增加了对一种相对潜伏性环氧系统的需求，它将显示在灌注期间粘度并无明显增加。这种需求似乎与快速固化反应相抵触，相对于快速灌注，快速固化最终可以更多地缩短周期。Dow公司设法在不同温度下优化反应速率，以便在较高温度下的固化速度超过传统的灌注系统。最终，如果固化反应较好，叶片就能够得到更好的固化均匀度。
不考虑自加热的作用，更快地在叶片的所有部分达到玻璃化转变温度，将缩短固化时间。最后，超过90℃的玻璃转变温度将可能取决于固化条件。以这种方式，Dow公司在风电产业提高生产率的要求上已经做出了很大的贡献。
风力机叶片用AIRSTONE环氧系统已经获得业界领先的认证机构—德国船级社的认证。
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