亨斯邁先進(jìn)化工材料鄒灼亮 亞太區(qū)技術(shù)服務(wù)經(jīng)理
今天的主題主要是講關(guān)于膠水選材方面的一些技術(shù)研究。亨斯邁集團(tuán)本身是國際的一個化工企業(yè),在風(fēng)能行業(yè)應(yīng)該都聽過這個公司。
我們有五大化工部門,第一個是聚氨酯,然后是功能化學(xué)品,另外就是我本人在的部門就是先進(jìn)材料部。我們賣的一些配方好的系統(tǒng),一些結(jié)構(gòu)膠,另外還有紡織化學(xué)部,另外是顏料部。
我們公司針對行業(yè)非常廣,尤其在輔材,汽車和飛機(jī)的生產(chǎn)。另外就是一些膠黏劑,這個膠黏劑主要是環(huán)氧,環(huán)氧膠黏劑應(yīng)該說話亨斯邁是第一個。除了剛才這些行業(yè)以外,還一些跟我們平常接觸比較多的,涂料、電子行業(yè),這是我們現(xiàn)在的風(fēng)電,還有在能源這一塊也有很大的生意在里頭。
說一下風(fēng)電,風(fēng)電這塊都是你們所熟悉的廠家,前面都是歐洲、美國的這些領(lǐng)導(dǎo)行業(yè),下面就是國內(nèi)的OEM,這些都跟我們有相當(dāng)?shù)暮献鳌N覀冊谶@個行業(yè)里面應(yīng)該有超過20年以上的經(jīng)驗,包括一些在陸地里面的風(fēng)電,也包括海上方面。
還有在風(fēng)電這一塊我們做的陽模、模具、葉片灌注樹脂、葉片結(jié)構(gòu)膠、黏合裝配及維修這些都是我們供應(yīng)的。
說回來今天的主題,選膠,如何選合用的膠。你現(xiàn)在看到的對大部分膠的一些方案,如果去選?我們大概分成從工藝的角度去看,另外從材料本身的性能來看。這里我就不一一說明,你們隨時都可以找到。我們現(xiàn)在講的是風(fēng)電,我們直接去看風(fēng)電行業(yè)里面我們要考慮的一些地方。
一般來說從工藝方面來看,我們考慮這個膠能不能用設(shè)備來打,因為我們今天不用去攪,還有它的觸變性、抗垂流,得達(dá)到起碼的要求,否則的話不是一個合適的膠水。再提到它能不能擠壓的性能,可能你們沒有考慮過為什么這個膠能夠擠壓?我說的是在還沒固化之前。很簡單你把你的腹板安裝好,如果你下面的膠不能壓的話,那你在范模的時候壓不下去,這就是一個很大的問題。從性能方面考慮的比如說機(jī)器玻璃化溫度必須要超過70度,固化溫度不要超過80度,70度、75度,經(jīng)過4個小時是最理想的。再考慮到它的反應(yīng)性,固化溫度要多久,或者操作時間是不是達(dá)到施工的要求,包括敞開時間。另外它是不是達(dá)到葉片設(shè)計方面的性能,這個也包括了它的韌性,延伸率,這兩方面一般我不考慮,只是影響的葉片的疲勞,所以這兩個數(shù)據(jù)也是我們在選用結(jié)構(gòu)膠的時候必須要考慮的。
這是它的垂流性,看垂流的一些影響,但是平常不會看到這種情況。這個黃色的膠打一大坨,在一個弧面的,這種是某一種設(shè)計才會涉及到這個方面。再配合打膠的設(shè)備能不能打出一些固定的膠條。
在說這些之前我想說從葉片的結(jié)構(gòu)方面,我們選膠可能會有一些影響,各位可能沒有考慮過。這種葉片你們平常很少接觸到,它中間是一個單體的結(jié)構(gòu),這個我們叫Spar,這個在國內(nèi)的葉片很少用這種結(jié)構(gòu)的。各位有沒有想過,當(dāng)你遇到這種結(jié)構(gòu)的時候,你選用的膠還會不會是環(huán)氧。我們在看下面這個。這個是一般的腹板的設(shè)計,看到這個你就很清楚了,這個腹板的兩旁的膠,這個紅色的地方是膠水的地方。這種腹板設(shè)計實際上對于膠水的剪切力是有很大的要求的,因為它的接觸面可能就是二三十寬,長度可能是60幾米。它承載的要求對膠水的承載要求非常高,所以對膠的剪切強(qiáng)度相對比較高。
總結(jié)一下,比如剛才講Spar的東西,大部分客戶會選用聚氨酯膠,我們用的環(huán)氧膠,當(dāng)然獾油膠跟聚氨酯膠肯定有原因的。用腹板設(shè)計的時候本身要求承載比較大,所以選膠要求膠的強(qiáng)度比較高,環(huán)氧正好就可以達(dá)到這個要求。從另外一個方向來看,Spar的射木,就是單體的設(shè)計它膠的接觸面非常大,由于這個大的原因,所以這個膠粘結(jié)強(qiáng)度弱一點是不影響的,因為到接觸面是比較大,在剪切方面來看是可以補(bǔ)充的。所以一般來說這種設(shè)計我們選用聚氨酯,不選用環(huán)氧。
這個是我們公司這幾種膠,底部是屬于聚氨酯,后面那兩個是環(huán)氧,最底下紅色的是我們近年來在中國研發(fā)的一個環(huán)氧系統(tǒng)。中間的是一個歐洲的系統(tǒng),這兩個系統(tǒng)主要不同的地方,中間的系統(tǒng)具有化學(xué)性觸變。
再說到化學(xué)性觸變之前,我想整理一下目前由于產(chǎn)能效率的原因,葉片越做越長,越做越大,這個是很必然的。針對這些越長大的葉片,對于葉片本身的性能要求當(dāng)然我們也會會有相當(dāng)?shù)囊?。比方說我們根據(jù)一些葉類的設(shè)計方的想法,在拉剪這塊必須要強(qiáng)過7,疲勞這塊要求越來越高。從工藝方面來講,相信這個葉片越來越長,我們相信如果再長一點可能對做大葉片是比較有幫助的。再來由于葉片越來越長,適用期要求越來越高,所以它的抗垂流要求也比以前高,所以我們未來這種單葉片的結(jié)構(gòu)膠必須要符合這些要求,至于這個拉剪本身不太擔(dān)心,一般的環(huán)氧都是十幾個兆帕以上,所以這個一點問題都沒有。
在說這些要求之前,有個共同的一點要探討一下觸變性,我們所理解的觸變性就是物理觸變,就是通過一些觸變機(jī)加到機(jī)器里面去,這會提高產(chǎn)品的性能,也就是說你不動它的時候它會形狀不變。但是我們會加入一些填料增加這個觸變性。上面提的化學(xué)觸變是我們公司的一個專利技術(shù),它的原理我待會兒會講到。先回到物理觸變的一些特點,回到它一些缺點。
我們都知道這些膠都是通過設(shè)備去打的,所以必須設(shè)備功率要高,能夠把物理觸變很稠的膠進(jìn)行輸送,到最后混膠攪拌頭進(jìn)行混膠。如果是物理觸膠既要做到很好的化學(xué)性,溫度也不能太低。
一般的在這個行業(yè)里面要求,我們的刮流必須要超過20,有時候我們還有做到25的,這個你們應(yīng)該都比較清楚。剛剛說到物理觸變,這里有一個例子,深藍(lán)色那條線是樹脂的在低剪切,高剪切的一個粘度的表征,淺藍(lán)色的鏈條是它的刮機(jī),刮機(jī)的粘度比較高,樹脂粘度很低,都在這兩個范圍里面。上面不管是低剪切還有高剪切的時候都有這個情況,這就說明一個問題,當(dāng)這個膠混出來以后,它的0度反而比原來的刮流要稀。另外它的固化劑粘度非常高,對設(shè)備要求非常大,所以這是一個問題。
我們說一下化學(xué)觸變的原來,剛好跟物理觸變的原理相反,它是透過一個陽離子的聚合物,我們把它放在樹脂這個部分。另外一個部分是一些能夠跟它產(chǎn)生弱鍵的填料,平常它們兩個是不會接觸的,但我們把它輸送,到最后他找班頭的時候混料的時候才會接觸,而在接觸的時候它才會讓這個觸達(dá)變讓他成為很高的性能。
由于有這些因素,我們可以做到黃色跟中間綠色的那個有同樣的刮流性,但是對設(shè)備的要求強(qiáng)對就是比較低的。比如我們看下面的數(shù)據(jù),這個是樹脂固化劑,你看它的粘度都是在下面的地方,都是粘度比較低的,但是混合以后產(chǎn)生了綠色那條線,不管是高剪切或低剪切,它都是比原來的A和B要高,也就是混合完了以后它的粘度提高了。
我們可以直接看一些數(shù)據(jù),剛才的3個系統(tǒng),ABC,第一、第二,第三,第一個系統(tǒng)是化學(xué)觸變系統(tǒng),第二是含有很多物理性的觸變系統(tǒng),第三是比較低的這些物理觸變系統(tǒng)的配方。我們用的主機(jī)是同一個主機(jī),然后三個不同的固化劑,紅色的地方混合完了以后的粘度,紅色是460PS,它和中間的物理觸變的離駁。
除了化學(xué)觸變性我們還有另外一個技術(shù)就是納米技術(shù)。首先我們要了解堅韌和不堅韌的情況,一個不堅韌的情況當(dāng)然受力以后,超過臨界點以后,它會直接往后面裂斷,這個是非常危險的。但是看這個圖,它不會裂斷,它會往兩邊散,也就是說它的疲勞度會相對提高。
直接看一些數(shù)據(jù),增韌完了以后從原來參數(shù)的1.3提升到2.4,如果從它的斷裂延伸來看從375提升到1625。
剛才我說到疲勞和韌性的一個關(guān)系,這里有一個數(shù)據(jù)可以比較。典型環(huán)氧在這個測試?yán)锩嬗?個裂縫,增韌完了以后有3個裂縫,如果納米比較低的同時也是3個裂縫。第二組的測試,原來純粹環(huán)氧的時候是8個裂縫,比較多了以后就是1個裂縫,如果是小的也有6個裂縫。從這個方向來看這個裂縫一小的話,起碼對它將來的疲勞肯定會有很大的幫助,這個是其中一個數(shù)據(jù)可以證明面我所說的。
從這里來看我們有一個新的產(chǎn)品4868,沒時間了,你們有時間可以自己看。這就不提了。今天我說的主要就是介紹化學(xué)觸變和納米增韌兩個專利的我們的研發(fā)。另外現(xiàn)在是利用這兩個技術(shù),這個肯定有利于我們未來更長更大的葉片需要,肯定可以從這個里頭找到一些解決方案,謝謝各位!