摘  要：研究了618#環氧樹脂和自制的FC-A1，FC-A2樹脂與自制的FC-350，FC-351固化劑組成的3種體系的流變特笥和固化行為，探討了固化體系配比和固化溫度對澆柱體的拉伸和彎曲強度等力學性能的影響。結果表明，體系佳配比(質量比)為100:35，固化工藝為25℃/24h+70℃/8h。該體系可望用作風力發電機葉片膠粘劑。
0  引  言
    風能是一種來源于自然、無污染，上增長快的綠色能源，深受各國重視。我國風能資源豐富，開發潛力巨大。根據2006年發改委修訂的我國風電發展規劃目標，2020年將達到3萬MW，有望超過核電成為第3大主力發電電源；2050年有可超過水電，成為第2大主力發電電源。當前我國風電產業正于起步階段，已具備快速發展風電產業的條件，并出現了一大批制造風力發電機葉片的企業。用復合材料制造風機葉片，通常需要用環氧樹脂膠粘劑。風機葉片用環氧樹脂膠粘劑需要粘度低、適用期長、浸透性好、固化物力學強度高，韌性好等特點，目前多數采用國外專用的環氧樹脂膠粘劑。
    為此，我們研制了FC-35系列環氧樹脂膠粘劑，如果該體系可以滿足風力發電葉片用環氧樹脂膠粘劑的性能需要，將為用戶節省許多生產成本。目前國內生產風機葉片的廠家多數采用國外的專用環氧樹脂膠粘劑，其性能比較好，但價格昂貴，每公斤組合料價格都在70元以上，而FC-35系列環氧樹脂膠粘劑價格相對低廉，綜合生產成本每公斤僅為40多元，與國外的產品相比將具有很大的競爭優勢。
1  實驗材料與方法
1.1  實驗材料
    A組分：雙酚A型618#環氧樹脂(無錫樹脂廠)；環氧樹脂體系FC-A1(自制)(常規理化指標見表2)；環氧樹脂體系FC-A2(自制)(常規理化指標見表3)。
    B組分：FC-350改性胺固化劑(自制)(常規理化指標見表1)；FC-351改性胺固化劑(自制)(常規理化指標見表3)。
1.2  實驗方法
    環氧澆鑄體的制備：將按比例配置好的樹脂體系在室溫下澆入模具中，先常溫固化24h，后放入烘箱，在預定的固化溫度固8h，自然冷卻后脫模，供性能測試使用。
1.3  儀器及測試方法
     粘度采用DNJ-1型旋轉粘度計測定；胺值按鹽酸滴定法測定；彎曲強度性能按GB/T2570-1995測定；拉伸強度性能按GB/T 2568-1995測定。
2  FC-35系列膠粘劑的制備
2.1  618#環氧與FC-350改性胺體系
    先，我們研制了350改性胺固化劑，350改性胺固化劑可以直接與618#環氧樹脂配合使用(618#環氧與350改性胺體系的理化性能指標見表1)。
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2.2  FC-A1樹脂與FC-350改性胺體系
    因為E-51環氧樹脂本身的粘度太高，常溫下與350改性胺混合流動性和浸透性都不理想，我們又配制了與350改性胺固化劑配合使用的樹脂體系FC-A1。(FC-A1樹脂與350改性胺體系的理化性能指標見表2)。
   
2.3  FC-A2與FC-351改性胺固化劑
    為了進一步降低整個膠粘劑體系的粘度，提高施工性能，我們又研制了樹脂體系FC-A2和351改性胺固化劑(FC-A2樹脂與350改性胺體系的理化性能指標見表3)。
   
2.4  3種固化體系的流變特性
    固化體系的流變特性，直接影響固化體系的可操作時間、固化體系的浸潤性和并影響到終產品的質量。
    研究表明，618#環氧與FC-350改性胺固化體系初始粘度高，粘度隨時間升高較快，可操作時間比較短；FC-A1環氧與FC350改性胺固化體系初始粘度較低，粘度隨時間變化速度適中，有相對充裕的可操作時間時間；FC-A2環氧與FC-351改性胺固化體系初始粘度低，粘度隨時間升高緩慢，常溫不易凝膠，需要加溫促進凝膠(見圖1)
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2.4  3種固化體系固化反應溫度研究
    實驗表明，由圖2可見，3種體系固化反應放熱峰溫度起始都在75~80℃，放熱峰終止溫度都在175~180℃，在整個固化溫區內，固化放熱反應都比較平緩，適合常溫操作，但由于放熱峰寬，終止溫度Td較高，常溫下不能固化完全，需要進行后固化處理(見圖2)。
   
3  結果與討論
3.1  618環氧與FC-3550改性胺固化體系性能研究
    將618環氧與FC-350改性胺按一定比例混合，分別經過25℃/24h+60℃/8h和25℃/24h+70℃/8h固化，測定體系在不同固化溫度條件下的力學性能，結果分別見表4和表5。
    
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    上述結果表明，當618環氧與FC-350改性胺固化劑質量比在100:30~40時，后期固化70℃/8h的澆鑄體具有良好的韌性和力學強度，而后期固化60℃/8h的澆鑄體只有在配比為100:35時有較好的性能。因為618#樹脂未經過稀釋，其直接與FC-350改性胺進行固化，可以采用較寬的物質量比范圍，盡管后期70℃/8h固化更加完全，但仍可以根據現場條件適當降低后期固化的溫度。E-51環氧樹脂為國內普通的環氧樹脂，盡管粘度較高，但價格很低，是廉價的組合方式。
3.2  FC-A1環氧與FC-350改性胺按一定比例混合，分別經過25℃/24h+60℃/8h和25℃/24h+70℃/8h固化，測定體系在不同固化溫度條件下的力學性能，結果分別見表6和表7。
   
    
    由表6可見，當FC-A1與FC-350改性胺固化劑使用配比在100:30~35時，后期固化70℃/8h的澆鑄體具有良好的韌性和力學強度。當固化配比在100:40時后期固化60/8h的澆鑄體的綜合性能較高，而后期固化70℃/8h的澆鑄體則顯得脆性較大，綜合強度反而有所降低。FC-A1樹脂是經過一定程度稀釋的，固化配比范圍仍然有一定的調整余地，但仍然建議采用100:30~35、后期固化70℃/8h。盡管固化100:40時后期固化60℃/8h所測得鑄體性能也較好，但也會隨著放置時間的增加，脆性不斷加大，所以建議不采用這樣的方式。[-page-]
3.3  樹脂體系FC-A2與351改性胺固化劑
    將FC-A2環氧與FC-351改性胺按一定比較混合，分別經過25℃/24h+60℃/8h和25℃/24h+70℃/8h固化，測定體系在不同固化溫度條件下的力學性能，結果分別見表8和表9。
   
    
    由上表可見，當FC-A2與FC-351改性胺固化劑質量比為100:35時，后期固化70℃/8h的澆鑄體具有良好的韌性和機械強度，而后期固化60℃/8h的澆鑄體性能指標都較低。顯然，后期固化60℃/8h的澆鑄體固化很不完全。因為在3種環氧樹脂體系中，FC-A2粘度低，稀釋的程度大，對澆鑄體的性能產生了一定的影響。所以為保證澆鑄體的性能，需要嚴格按照100:35的固化、70℃/8h的后固化時間時行操作。
    根據國內某風機葉片制造企業提供的葉片用環氧樹脂膠粘劑性能要求，樹脂澆鑄體必須同時具有良好的剛度和韌性，具體表現為需要有很高的拉伸強度和彎曲強度。而使用FC-35系列環氧樹脂膠粘劑，通過調節樹脂與固化劑的配比，并選擇合適的固化條件，可以使樹脂澆鑄體能夠滿足制造風機葉片需要的性能要求。表10給出了環氧樹脂膠粘劑澆鑄體理想的力學性能。
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    歸納上述研究結果，表10給出了環氧樹脂膠粘劑建議使用配比和固化條件，FC-35系列環氧樹脂膠粘劑建議使用3種體系均為100:35，建議固化條件為25℃/24h+70℃/8h。
    上表數據中拉伸模量和拉伸斷裂伸長率數據和用戶的要求還有少量差距，我們今后將通過調整配方和工藝條件加以改進。
4  結  論
    使用FC-35系列環氧樹脂膠粘劑，可望幫助用戶以較低廉的價格，滿足對生產風機葉片用環氧樹脂膠粘劑的質量要求。滿足對生產風機葉片用環氧樹脂膠粘劑的質量要求。通過研制和推廣此系列膠粘劑，可以使國內生產風機葉片的企業節省大量的成本，從而提高企業的競爭力，獲得明顯的社會和經濟效益。