碳纤维增强树脂基复合材料在大型复合材料叶片上的应用

张宗伟 徐建英 南洋

摘  要：本文结合碳纤维的诸多优点及实际项目情况，较为详细地介绍了碳纤维增强树脂基复合材料在大型复合材料风力机发电叶片上的应用实例及应用前景等，这有益于大型复合材料风力机发电叶片的应用推广。

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料，应用，叶片

1 本项目概况及意义

碳纤维是一种含碳量在90%以上，并具有碳素材料的结构特性以及纤维材料的形态特征的一种高性能纤维，根据制造原料的不同可以分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和胶粘基碳纤维，其中聚丙烯腈基碳纤维的使用量最多。

它的性能十分优异，密度为1.7～2.0g/cm^3，仅为钢材的1/4，拉伸强度却达到3000MPa以上，是钢的四倍，热膨胀系数小，导热率随温度的升高而下降，耐高温和低温，抗蠕变，稳定性好，使用寿命长。

树脂在材料成型中的作用主要包括三个方面，第一：它为纤维提供一种刚性支撑，将纤维在预定的位置和方向固定下来;第二：传递载荷;第三：隔离纤维免受周围环境的影响。

树脂体系分为热固性树脂和热塑性树脂两大类。热固性树脂有环氧、酚醛和不饱和聚酯树脂等。其中环氧树脂是由具有环氧基的化合物与多元羟基化合物进行缩聚反应而得到的产品，固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，与金属和非金属材料的表面有优异的粘结强度，介电性能良好，变定收缩率小，是目前最常用的復合材料基体材料之一。

碳纤维增强树脂基复合材料具有轻质、比强度高、比刚度大等特征，可替代传统玻璃纤维等材料在复合材料叶片上的应用。……