大型複合材料風電葉片及其製備方法

《大型複合材料風電葉片及其製備方法》是株洲時代新材料科技股份有限公司於2009年11月30日申請的專利，該專利的申請號為200910227056X，公布號為CN101705922A，授權公布日為2010年5月12日，發明人是馮學斌、梁鵬程、靳交通、梁自祿、陳海生、周娟。

《大型複合材料風電葉片及其製備方法》公開了一種大型複合材料風電葉片，該複合材料風電葉片包括吸力面殼體（1）、壓力面殼體（2）和固接於兩殼體之間的剪下腹板（3），吸力面殼體（1）、壓力面殼體（2）均為蒙皮（4）包覆芯材的夾芯型結構件，芯材包括葉片主承力梁（5）、葉片的翼緣加強部（6）和位於主承力梁（5）與翼緣加強部（6）之間的填充材料（7），主承力梁（5）和翼緣加強部（6）均是以碳纖維/玻璃纖維混雜作為增強材料。該發明的大型複合材料風電葉片具有質量輕巧、臨界長度延長、力學性能優異等優點。

2016年12月7日，《大型複合材料風電葉片及其製備方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《大型複合材料風電葉片及其製備方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：大型複合材料風電葉片及其製備方法
• 公布號：CN101705922A
• 授權日：2010年5月12日
• 申請號：200910227056X
• 申請日：2009年11月30日
• 申請人：株洲時代新材料科技股份有限公司
• 地址：湖南省株洲市天元區海天路1號
• 發明人：馮學斌、梁鵬程、靳交通、梁自祿、陳海生、周娟
• Int.Cl.：F03D11/00(2006.01)I
• 代理機構：湖南兆弘專利事務所
• 代理人：楊斌
• 類別：發明專利

專利背景

隨著風力發電機葉片設計技術的提高，大型化和輕量化已成為複合材料風電葉片發展的重要趨勢。2009年11月前大型複合材料風電葉片主要是以玻璃纖維作為增強材料，然而葉片大型化發展對葉片強度、剛度的要求越來越高，葉片長度和自重也越來越大，以至玻璃纖維難以承受。根據對玻璃纖維增強複合材料（GFRP，Glass Fiber Reinforced Polymer）葉片的分析，其強度和剛度所能承受的葉片臨界長度2009年11月前約為60米。基於葉片大型化發展的要求，為了能有效增加葉片臨界長度，保證葉片在極端風載下葉尖不碰觸塔架，需要對葉片進行改進，以使得葉片具有足夠的強度和剛度。其中，對葉片材料進行改進是一種較為可行的途徑。

此外，大型複合材料風電葉片的套用還面臨一個技術問題，即如何對厚截面、大尺寸風電葉片構件的製備工藝進行最佳化，2009年11月前的風電葉片製備工藝多採用預浸料濕法成型工藝，不僅製備周期長、效率低，而且質量穩定性較差，此外需要預浸機等專用設備，成本高。

發明內容

專利目的

《大型複合材料風電葉片及其製備方法》要解決的技術問題是克服2009年11月前技術的不足，提供一種質量輕巧、臨界長度延長、力學性能優異的大型複合材料風電葉片，還提供一種工藝簡單、適應性強、成本低的該複合材料風電葉片的製備方法。

技術方案

《大型複合材料風電葉片及其製備方法》提出的技術方案為一種大型複合材料風電葉片，所述風電葉片包括吸力面殼體、壓力面殼體和固接於兩殼體之間的剪下腹板，所述吸力面殼體、壓力面殼體均為蒙皮包覆芯材的夾芯型構件，所述芯材包括葉片的主承力梁、葉片的翼緣加強部和位於主承力梁與翼緣加強部之間的填充材料，其特徵在於：所述主承力梁和翼緣加強部均是以碳纖維/玻璃纖維混雜作為增強材料。

碳纖維是一種性能優異的高性能增強材料，廣泛套用於航空航天等領域。碳纖維比強度和比模量高，對於發展輕質、高強及大型複合材料風電葉片是一種理想材料，但其高昂的價格極大制約了碳纖維在風電葉片領域的套用。為了減輕大型化風電葉片的質量，同時滿足葉片的強度與剛度要求，還要克服成本制約的問題，上述技術方案採用了一種新型的增強材料體系，即將所述碳纖維/玻璃纖維混雜材料引入到風電葉片領域，具體是將該混雜材料用作複合材料風電葉片主承力梁和翼緣加強部的增強材料，由於碳纖維增強複合材料（CFRP，Carbon Fiber Reinforced Polymer）的比強度（強度/密度）大約是GFRP的2倍，比模量（模量/密度）約是GFRP的3倍，因此採用碳纖維/玻璃纖維混雜材料製作風電葉片不僅能充分發揮碳纖維高彈輕質的優點，大大提高葉片的剛度和強度，增加葉片的臨界長度，而且價格比採用純碳纖維作為增強材料要大大降低，更有利於碳纖維在風電葉片領域的推廣和套用.

上述技術方案的主承力梁增強材料（碳纖維/玻璃纖維混雜）中，所述碳纖維與玻璃纖維的體積比優選為7:3～9:1，即碳纖維相對體積分數（碳纖維體積與碳纖維體積加玻纖體積之和的比值）為70％～90％。理論和實驗結果表明，碳纖維相對體積分數為70％～90％的碳纖維/玻璃纖維混雜增強主承力梁的強度比純玻璃纖維增強主承力梁的強度提高40％～60％，模量提高100％～130％，因此無需使用全碳纖維增強主承力梁就能夠充分滿足風電葉片主承力梁承載的要求。加入相對體積分數為10％～30％的玻璃纖維作為主承力梁增強材料，一方面是為降低成本，但更重要的是原因是為了增加主承力梁的韌性和斷裂應變：因為碳纖維脆性高，CFRP斷裂應變小，為了防止主承力梁在極限風載下的脆性斷裂，加入相對體積分數10％～30％的玻璃纖維能夠有效提高主承力梁的韌性和斷裂應變。此外，玻璃纖維的浸漬性能優於碳纖維，玻璃纖維的加入能夠提高樹脂膠液浸漬厚截面主承力梁的速度。

上述技術方案的翼緣加強部增強材料（碳纖維/玻璃纖維混雜）中，所述碳纖維與玻璃纖維體積比優選為1:9～3:7，即碳纖維的相對體積分數為10％～30％。2009年11月前的葉片翼緣加強部是以純GFRP取代泡沫夾芯，目的就是為了提高翼緣的剛度，防止葉片在運輸、裝機和運行過程中葉片翼緣遭到破壞從而影響葉片的整體氣動外形和發電效率。但對於超大型葉片而言，純GFRP翼緣的剛度可能難以滿足要求，因此《大型複合材料風電葉片及其製備方法》採用碳纖維/玻璃纖維混雜的形式來提高翼緣剛度。我們的研究和實驗表明，碳纖維相對體積分數為10％～30％的碳纖維/玻璃纖維混雜材料的模量比純GFRP的模量提高30％～60％，由於翼緣並非主承力部件，模量提高30％～60％足以滿足要求，同時考慮到成本問題，無需採用全碳纖維增強的形式。

上述技術方案中，所述碳纖維可以是各種形態的碳纖維，但優選採用連續纖維編織的碳纖維布；所述玻璃纖維可以是各種形態的玻璃纖維，但優選連續纖維編織的玻璃纖維布。所述碳纖維/玻璃纖維混雜優選是由碳纖維預成型體和玻璃纖維預成型體組合而成，所述碳纖維預成型體是指多層碳纖維布鋪覆而成的碳纖維布鋪層體，所述玻璃纖維預成型體是指多層玻璃纖維布鋪覆而成的玻璃纖維布鋪層體。之所以優選連續纖維編織的二維纖維布作為增強材料，是因為二維纖維布便於鋪放和調整，且人工成本低，特別適合於在厚度隨形狀變化的大型複合材料風電葉片中進行套用。

上述技術方案中，所述碳纖維/玻璃纖維混雜為上、下夾層夾持中間芯層的三明治式夾芯混雜.在所述主承力梁和翼緣加強部中，該三明治式夾芯混雜結構因夾層和芯層材料不同而具有不同的表現形式；在所述主承力梁中，該上、下夾層均為碳纖維預成型體，中間芯層為玻璃纖維預成型體，從而形成上、下碳纖維預成型體夾層夾持中間玻璃纖維預成型體芯層的結構（參見附圖6）；而在所述翼緣加強部中，上、下夾層均為玻璃纖維預成型體，中間芯層為碳纖維預成型體，從而形成上、下玻璃纖維預成型體夾層夾持中間碳纖維預成型體芯層的結構（參見附圖7）.所述三明治式夾芯混雜結構中，上夾層、中間芯層、下夾層的體積比優選為3:2:3.在主承力梁中，之所以採用碳纖維預成型體作為上、下夾層，而玻璃纖維預成型體作為芯層，其原因在於：在彎曲作用力下該夾芯結構的夾層（外層）承受主要的載荷，根據CFRP的強度和模量優於GFRP的特性可知，上述主承力梁的混雜結構和受力方式最能夠充分發揮碳纖維的高性能；而且葉片在風載下的受力類似於簡支梁，主要承受彎曲應力和風載的衝擊力，該主承力梁的混雜方式的抗彎曲性能和抗衝擊性能最優.而在翼緣加強部中，碳纖維/玻璃纖維混雜方式採用玻璃纖維預成型體作為上、下夾層，碳纖維預成型體作為芯層，其原因在於：葉片吸力面殼體和壓力面殼體粘接後，在葉片翼緣處相當於兩個玻璃纖維預成型體為夾層、碳纖維預成型體為芯層的夾芯結構相互粘接，粘接面為玻璃纖維層，這樣粘接後的結構也近似於上述的碳纖維夾層夾持玻璃纖維芯層的夾芯式結構.

上述技術方案中，所述三明治式夾芯混雜優選通過縫合線穿刺縫合成一體；所述縫合線為碳纖維紗、芳綸纖維紗、石英纖維紗、玻璃纖維紗、高矽氧纖維紗中的一種或多種。用所述縫合線對碳纖維/玻璃纖維預成型體進行穿刺縫合，能夠顯著提高複合材料的層間性能，減弱其各向異性，提高其整體性能，特別是其強度和剛度能夠得到大幅度提高，穿刺縫合是提高複合材料整體性能、充分發揮材料性能的有效途徑。此外，對於厚截面構件而言，縫合線留下的線孔相當於厚度方向上巨觀樹脂膠液的滲透通道，能夠大大提高製備過程中樹脂膠液在厚度方向上的浸漬速度。

上述技術方案中，所述碳纖維布優選為碳纖維無緯布、碳纖維平紋布、碳纖維三軸向布、碳纖維斜紋布、碳纖維鍛紋布中的一種或多種；所述玻璃纖維布優選為玻纖單軸向布、玻纖雙軸向布、玻纖三軸向布、玻纖方格布、玻纖平紋布中的一種或多種。根據葉片的受力特點，葉片的受力分布並不是均勻的，在進行結構鋪層設計的時候我們必須保證葉片各個點的強度都達到受力要求，而所述的多種纖維布便於對葉片整體結構進行設計和鋪放，且這幾種布的受力各有特點，能實現優勢互補，滿足葉片設計要求，方便實用。

上述技術方案中，所述蒙皮增強材料優選為玻璃纖維；所述填充材料優選Balsa木和PVC泡沫。所述剪下腹板為腹板蒙皮包覆腹板芯材的夾芯型構件，所述腹板蒙皮增強材料優選為玻璃纖維，所述腹板芯材優選為PVC泡沫。

《大型複合材料風電葉片及其製備方法》還提供一種上述大型複合材料風電葉片的製備方法，包括以下步驟：

（1）採用真空導入模塑工藝（Vacuum Infusion Molding Process）製備剪下腹板；

（2）以碳纖維/玻璃纖維混雜作為增強材料，並採用真空導入模塑工藝預製主承力梁；

（3）以碳纖維/玻璃纖維混雜作為葉片翼緣加強部的增強材料，並採用真空導入模塑工藝製備所述的吸力面殼體和壓力面殼體；

（4）將上述製得的剪下腹板、吸力面殼體和壓力面殼體粘接，製得大型複合材料風電葉片。

上述的真空導入模塑工藝（又稱真空灌注工藝）是一種先進的複合材料低成本液體模塑成型技術，具有低成本、環保和適合於大尺寸複合材料構件整體成型等優點，其工藝原理是在單面剛性模具上以柔性真空袋膜包覆、密封增強材料預成型體，真空負壓下排除模腔中的氣體，利用樹脂的流動、滲透實現樹脂對纖維及其織物的浸漬，並固化成型得到複合材料構件。將該真空導入模塑工藝套用於《大型複合材料風電葉片及其製備方法》複合材料風電葉片組件的製備，其優勢更能夠充分發揮出來。

改善效果

《大型複合材料風電葉片及其製備方法》充分利用碳纖維和玻璃纖維性能的互補，製備出碳纖維/玻璃纖維混雜的複合材料風電葉片，既有效迴避了純碳纖維複合材料風電葉片高成本的問題，又解決了玻璃纖維複合材料風電葉片臨界長度局限的問題，對提高複合材料風電葉片臨界長度和發展大型化複合材料風電葉片具有重要意義。作為《大型複合材料風電葉片及其製備方法》的進一步改進，該發明採用穿刺縫合法處理葉片殼體主承力梁的增強材料預成型體，增加預成型體厚度方向的滲透率，有效解決了碳纖維浸潤性能較差、厚截面構件難於浸潤的問題，同時結合真空導入模塑工藝一次整體成型製備碳纖維/玻璃纖維混雜主承力梁，通過真空導入模塑工藝整體成型的葉片殼體，整體性好，同時還可以減少材料的浪費和苯乙烯氣體的排放，有利於降低成本和保護環境.

採用上述技術方案製備的碳纖維/玻璃纖維混雜複合材料葉片，相比於純玻璃纖維複合材料葉片，葉片的重量能夠降低20％～40％，葉片的臨界長度能夠提高40％～60％。在相同厚度和相同鋪層狀態下，相比於純玻璃纖維複合材料葉片，碳纖維/玻璃纖維混雜增強複合材料葉片的抗風載彎曲模量能夠提高100％～120％，葉尖最大變形能夠降低120％～130％。

附圖說明

圖1為《大型複合材料風電葉片及其製備方法》實施例複合材料風電葉片的主視圖；

圖2為圖1中A-A處的剖面放大圖；

圖3為該發明實施例中製備剪下腹板的工藝流程圖；

圖4為該發明實施例中預製主承力梁的工藝流程圖；

圖5為該發明實施例中成型吸力面殼體和壓力面殼體的工藝流程圖；

圖6為該發明實施例中主承力梁增強材料的三層夾芯式結構示意圖；

圖7為該發明實施例中翼緣增強體增強材料的三層夾芯式結構示意圖；

其中A表示碳纖維預成型體，B表示玻璃纖維預成型體。

圖例說明：1、吸力面殼體，2、壓力面殼體，3、剪下腹板，31、腹板蒙皮，4、蒙皮，5、主承力梁，6、翼緣加強部，7、填充材料。

技術領域

《大型複合材料風電葉片及其製備方法》涉及一種風電葉片及其製備方法，尤其涉及一種用複合材料製備的風電葉片及其製備方法。

權利要求

1.一種大型複合材料風電葉片，所述複合材料風電葉片包括吸力面殼體（1）、壓力面殼體（2）和固接於兩殼體之間的剪下腹板（3），所述吸力面殼體（1）、壓力面殼體（2）均為蒙皮（4）包覆芯材的夾芯型結構件，所述芯材包括葉片主承力梁（5）、葉片的翼緣加強部（6）和位於主承力梁（5）與翼緣加強部（6）之間的填充材料（7），其特徵在於：所述主承力梁（5）和翼緣加強部（6）均是以碳纖維/玻璃纖維混雜作為增強材料。

2.根據權利要求1所述的大型複合材料風電葉片，其特徵在於：所述主承力梁（5）的碳纖維/玻璃纖維混雜中，碳纖維與玻璃纖維的體積比為7:3～9:1；所述翼緣加強部（6）的碳纖維/玻璃纖維混雜中，碳纖維與玻璃纖維的體積比為1:9～3:7。

3.根據權利要求1或2所述的大型複合材料風電葉片，其特徵在於：所述碳纖維/玻璃纖維混雜是由碳纖維預成型體和玻璃纖維預成型體組合而成，所述碳纖維預成型體是指多層碳纖維布鋪覆而成的碳纖維布鋪層體，所述玻璃纖維預成型體是指多層玻璃纖維布鋪覆而成的玻璃纖維布鋪層體。

4.根據權利要求3所述的大型複合材料風電葉片，其特徵在於：所述碳纖維/玻璃纖維混雜為上、下夾層夾持中間芯層的三明治式夾芯混雜；在所述主承力梁（5）中，該上、下夾層均為碳纖維預成型體，中間芯層為玻璃纖維預成型體；在所述翼緣加強部（6）中，上、下夾層均為玻璃纖維預成型體，中間芯層為碳纖維預成型體。

5.根據權利要求4所述的大型複合材料風電葉片，其特徵在於：所述三明治式夾芯混雜結構中，上夾層、中間芯層、下夾層的體積比為3:2:3。

6.根據權利要求4所述的大型複合材料風電葉片，其特徵在於：所述三明治式夾芯混雜通過縫合線穿刺縫合成一體；所述縫合線為碳纖維紗、芳綸纖維紗、石英纖維紗、玻璃纖維紗、高矽氧纖維紗中的一種或多種。

7.根據權利要求3所述的大型複合材料風電葉片，其特徵在於：所述碳纖維布為碳纖維無緯布、碳纖維平紋布、碳纖維三軸向布、碳纖維斜紋布、碳纖維鍛紋布中的一種或多種；所述玻璃纖維布為玻纖單軸向布、玻纖雙軸向布、玻纖三軸向布、玻纖方格布、玻纖平紋布中的一種或多種。

8.根據權利要求1或2所述的大型複合材料風電葉片，其特徵在於：所述剪下腹板（3）為腹板蒙皮（31）包覆腹板芯材的夾芯型構件；所述腹板蒙皮（31）和蒙皮（4）的增強材料均為玻璃纖維；所述腹板芯材為PVC泡沫；所述填充材料（7）為Balsa木和PVC泡沫。

9.一種如權利要求1～8中任一項所述的大型複合材料風電葉片的製備方法，包括以下步驟：

（1）採用真空導入模塑工藝製備剪下腹板；

（2）以碳纖維/玻璃纖維混雜作為增強材料，並採用真空導入模塑工藝預製主承力梁；

（3）以碳纖維/玻璃纖維混雜作為葉片翼緣加強部的增強材料，並採用真空導入模塑工藝製備所述的吸力面殼體和壓力面殼體；

（4）將上述製得的剪下腹板、吸力面殼體和壓力面殼體粘結，製得風電葉片。

實施方式

• 實施例：

一種如圖1和圖2所示的《大型複合材料風電葉片及其製備方法》大型複合材料風電葉片，包括吸力面殼體1、壓力面殼體2和固接於兩殼體之間的剪下腹板3，吸力面殼體1、壓力面殼體2均為蒙皮4包覆芯材的夾芯型複合材料構件，吸力面殼體1、壓力面殼體2的基體均為環氧樹脂體系，蒙皮4的增強材料選用玻璃纖維，芯材包括葉片的主承力梁5、位於葉片翼緣處起加強作用的翼緣加強部6和填充於主承力梁5與翼緣加強部6之間的填充材料7，填充材料7中包括Balsa木和PVC泡沫。主承力梁5和翼緣加強部6均是以碳纖維/玻璃纖維混雜作為增強材料。剪下腹板3同樣為腹板蒙皮31包覆腹板芯材的夾芯型結構，腹板芯材選用PVC泡沫。

在碳纖維/玻璃纖維混雜中，其主要由碳纖維預成型體和玻璃纖維預成型體組合而成，碳纖維預成型體是多層碳纖維布鋪覆而成的碳纖維布鋪層體，玻璃纖維預成型體是多層玻璃纖維布鋪覆而成的玻璃纖維布鋪層體，其中的碳纖維布選用碳纖維無緯布，玻璃纖維布選用玻纖單軸向布.如圖6和圖7所示，碳纖維/玻璃纖維混雜為上、下夾層夾持中間芯層的三明治式夾芯混雜.如圖6所示，在主承力梁5的碳纖維/玻璃纖維混雜中，上、下夾層均為碳纖維預成型體A，中間芯層為玻璃纖維預成型體B，上夾層、中間芯層、下夾層的纖維體積比為3:2:3.如圖7所示，在翼緣加強部6的碳纖維/玻璃纖維混雜中，上、下夾層均為玻璃纖維預成型體B，中間芯層為碳纖維預成型體A，上夾層、中間芯層、下夾層的纖維體積比同樣為3:2:3.該三明治式夾芯混雜結構通過縫合線芳綸纖維紗穿刺縫合成一體。

本實施例中複合材料風電葉片的製備過程具體包括以下步驟：

1、製備剪下腹板

剪下腹板3的製備工藝流程如圖3所示，具體的製備方法依次包括以下幾個工序：

1.1剪下腹板成型模具預處理

清理模具，修補平整，然後在剪下腹板成型模具表面噴塗脫模劑。

1.2裁剪和鋪放腹板蒙皮增強材料和腹板芯材

選擇面密度1200克/平方米的三軸向編織玻纖布和面密度800克/平方米的雙軸向編織玻纖布作為腹板蒙皮31（分上蒙皮和下蒙皮）的增強材料，腹板芯材為密度60千克/立方米的PVC泡沫。首先將裁剪好的腹板下蒙皮增強材料鋪放在腹板成型模具上，然後在鋪放好的腹板下蒙皮增強材料表面鋪放裁剪好的腹板芯材，最後在鋪放好的腹板芯材表面鋪放腹板上蒙皮增強材料，得到剪下腹板夾芯型結構預成型體。

1.3裁剪和鋪覆脫模布

所用脫模布為上海瀝高科技有限公司生產的R85PA66型脫模布，面密度85克/平方米。將裁剪好的脫模布鋪放在步驟1.2中得到的剪下腹板夾芯型結構預成型體表面，並使之完全覆蓋該預成型體。

1.4鋪設輔助材料體系

在上述脫模布上表面鋪設導流布、導流管和導氣管等真空導入模塑工藝輔助材料，並設定好模腔中的注膠口和真空抽氣口。

1.5真空袋膜密封

採用雙層真空袋膜密封上述的預成型體及輔助材料體系，所用的真空袋膜為法國Aerorac公司生產的Vacfilm400Y26100型真空袋膜。首先用第一層真空袋膜在模具上密封整個預成型體和輔助材料體系，密閉注膠口並將抽氣口與真空泵連線，然後抽真空並檢測密封模腔的氣密性（要求真空度≤-0.098兆帕且能夠保持真空負壓30分鐘）；第一層真空袋膜封裝氣密性達到要求後，用第二層的真空袋膜密封整個第一層袋膜系統，並抽真空繼續檢查氣密性，直至氣密性達到要求（要求能夠持續保持真空負壓）。

1.6樹脂體系充模浸漬預成型體

所用樹脂體系為Huntsman公司提供的葉片專用環氧樹脂1564和固化劑3486體系；開啟注膠口將攪拌均勻並且經過脫泡處理的樹脂體系利用真空負壓注入成型模腔中浸漬上述的預成型體，待樹脂體系完全浸漬預成型體後關閉注膠口，並持續抽真空保持成型模腔內的真空度.

1.7固化成型及後處理

固化過程中必須保持成型模腔內的真空度直至固化完全，固化完成後進行脫模、修整和清理等後處理得到剪下腹板構件。

2、預製主承力梁

預製主承力梁5的工藝流程如圖4所示，具體的製備方法依次包括以下幾個工序：

2.1主承力梁成型模具預處理

清理模具，修補平整，然後在主承力梁成型模具表面噴塗脫模劑。

2.2裁剪和鋪放主承力梁增強材料

如圖6所示，選用碳纖維布和玻璃纖維布作為增強材料，首先將裁剪好的部分碳纖維布（12KT300碳纖維無緯布，平均面密度800克/平方米）鋪放在成型模具上，鋪放厚度占增強材料設計厚度H的3/8，再將玻璃纖維布（面密度1250克/平方米帶50克氈的玻纖單軸向布）鋪放在前述碳纖維布上，鋪放厚度占增強材料設計厚度H的1/4，剩餘3/8的厚度全部鋪放前述的碳纖維布。

2.3穿刺縫合主承力梁預成型體

採用縫合線對步驟2.2中鋪放完畢後的疊層進行縫合處理得到主承力梁預成型體，所用縫合線為美國杜邦公司產的芳綸纖維紗，牌號為Kevlar-29（3200旦），縫合密度為50毫米×50毫米，縫合線跡為鎖式縫合線跡。

2.4裁剪和鋪覆脫模布

將裁剪好的脫模布（上海瀝高科技有限公司生產的R85PA66型脫模布，面密度為85克/平方米）鋪放在縫合後的主承力梁預成型體上表面，並使之完全覆蓋預成型體。

2.5鋪設輔助材料體系

在脫模布上表面鋪設導流布、導流管和導氣管等真空導入模塑工藝輔助材料，並在模腔中設定注膠口和真空抽氣口。

2.6真空袋膜密封

採用雙層真空袋膜密封預成型體及輔助材料體系，所用真空袋膜為法國Aerorac公司生產的Vacfilm400Y26100型真空袋膜。首先用第一層真空袋膜在模具上密封整個主承力梁預成型體和輔助材料體系，密閉注膠口並將抽氣口與真空泵連線，然後抽真空並檢測密封模腔的氣密性（要求真空度≤-0.098兆帕並能夠保持真空負壓30分鐘）；第一層真空袋膜封裝氣密性達到要求後，用第二層的真空袋膜密封整個第一層袋膜系統，並抽真空繼續檢查氣密性，直至氣密性達到要求（要求能夠持續保持真空負壓）。

2.7樹脂體系充模浸漬主承力梁預成型體

所用樹脂體系為Huntsman公司提供的葉片專用環氧樹脂1564和固化劑3486體系；開啟注膠口將攪拌均勻並且經過脫泡處理的樹脂體系利用真空負壓注入成型模腔中浸漬主承力梁預成型體，待樹脂體系完全浸漬該預成型體後關閉注膠口，並持續抽真空保持成型模腔內的真空度。

2.8固化成型及後處理

固化過程中必須保持成型模腔內的真空度直至固化完全，固化完成後進行脫模、修整、清理等後處理得到主承力梁5預製件.

3、成型吸力面殼體和壓力面殼體

吸力面殼體1和壓力面殼體2的整體成型工藝流程如圖5所示，吸力面殼體1的具體製備方法包括以下工序（壓力面殼體2參照吸力面殼體1的製備工藝）：

3.1殼體成型模具預處理

清理模具，修補平整，然後噴塗脫模劑，再噴塗膠衣。

3.2裁剪和準備殼體蒙皮增強材料及芯材

根據設計要求裁剪吸力面殼體1的蒙皮4增強材料、翼緣加強部6增強材料和填充材料7，同時修整處理上述步驟中預製的主承力梁5預製件。蒙皮4增強材料選用面密度1200克/平方米的玻纖三軸向編織布、面密度800克/平方米的玻纖雙軸向編織布和面密度1250克/平方米帶50克氈的玻纖單軸向編織布（殼體蒙皮4包括上蒙皮和下蒙皮）；所用填充材料7包括密度150千克/立方米的Balsa木和密度60千克/立方米的PVC泡沫；翼緣加強部6處的增強材料為碳纖維/玻璃纖維混雜，所用碳纖維為碳纖維無緯布（12KT300碳纖維無緯布，平均面密度800克/平方米），所用玻璃纖維為面密度1250克/平方米帶50克氈的玻纖單軸向布，碳纖維和玻璃纖維的混雜體積比為1:3。

3.3鋪放蒙皮增強材料及芯材

首先在吸力面殼體1的成型模具上鋪放吸力面殼體1下蒙皮增強材料，然後在下蒙皮增強材料表面相應位置鋪放主承力梁5預製件、填充材料7（步驟3.2中準備的Balsa木和PVC泡沫）和翼緣加強部6處的增強材料（步驟3.2中準備的碳纖維/玻璃纖維混雜增強材料）；最後在前述鋪放好的芯材之上鋪放吸力面殼體1上蒙皮增強材料，得到夾芯型結構的吸力面殼體1預成型體。其中，翼緣加強部6的碳纖維/玻璃纖維混雜鋪放方式如圖7所示，首先將裁剪好的部分玻纖單軸向布鋪放在成型模具上，鋪放厚度占該處增強材料設計厚度H的3/8，再將碳纖維無緯布鋪放在前述玻纖單軸向布上，鋪放厚度占增強材料設計厚度H的1/4，剩餘3/8的厚度全部鋪放前述的玻纖單軸向布上，得到的翼緣加強預成型體需要進行穿刺縫合處理，所用縫合線為美國杜邦公司產的芳綸纖維紗，牌號為Kevlar-29（3200旦），縫合密度為50毫米×50毫米，縫合線跡為鎖式縫合線跡。

3.4裁剪和鋪覆脫模布

將裁剪好的脫模布（上海瀝高科技有限公司生產的R85PA66型脫模布，面密度為85克/平方米）鋪放在步驟3.3得到的吸力面殼體1預成型體上表面，並使之完全覆蓋該預成型體。

3.5鋪設輔助材料體系

在上述脫模布上表面鋪設導流布、導流管和導氣管等真空導入模塑工藝輔助材料，並在模腔中設定注膠口和真空抽氣口。

3.6真空袋膜密封

在吸力面殼體成型模具上採用雙層真空袋膜密封吸力面殼體1預成型體及輔助材料體系，所用真空袋膜為法國Aerorac公司生產的Vacfilm400Y26100型真空袋膜.首先用第一層真空袋膜在該模具上密封整個吸力面殼體1預成型體和輔助材料體系，密閉注膠口並將抽氣口與真空泵連線，然後抽真空並檢測密封模腔的氣密性（要求真空度≤-0.098兆帕並能夠保持真空負壓30分鐘）；第一層真空袋膜封裝氣密性達到要求後，用第二層的真空袋膜密封整個第一層袋膜系統，並抽真空繼續檢查氣密性，直至氣密性達到要求（要求能夠持續保持真空負壓）.

3.7樹脂體系充模浸漬吸力面殼體預成型體

所用樹脂體系為Huntsman公司提供的葉片專用環氧樹脂1564和固化劑3486體系；開啟注膠口將攪拌均勻並且經過脫泡處理的樹脂體系利用真空負壓注入成型模腔中浸漬吸力面殼體1預成型體，待樹脂完全浸漬該預成型體後關閉注膠口，並持續抽真空保持成型模腔內的真空度。

3.8固化成型及後處理

固化過程中必須保持成型模腔內的真空度直至固化完全，固化完成後進行脫模、修整及清理等後處理得到整體成型的吸力面殼體1。

再按照以上工序成型壓力面殼體2。

在上述的工藝過程中，剪下腹板3和主承力梁5預製件的製備過程可同時進行，吸力面殼體1和壓力面殼體2的成型製備過程也可同時進行。

4、整體粘結

將上述步驟中製備得到的吸力面殼體1、壓力面殼體2和剪下腹板3粘接，所用的粘接結構膠為Huntsman公司提供的結構膠XD4734/XD4735體系，結構膠固化完成後進行清理修整等後處理即得到《大型複合材料風電葉片及其製備方法》的碳纖維/玻璃纖維混雜複合增強材料的風電葉片。

榮譽表彰

2016年12月7日，《大型複合材料風電葉片及其製備方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。