2008年4月1日讯:《中国化工报》2008年2月26日头版“产供纵横”栏目发表《业界呼唤风电环氧材料国产化》一文,指出国内环氧树脂企业在已有鲜明资源优势的同时,要尽快向国内风电行业提供原材料——复合材料风电叶片的基材。行业内外对此高度关注,一些环氧树脂企业表示正在开展研发,更多企业希望尽快开发出适用产品,为发展国内风电行业作出贡献。然而记者通过采访发现,风电叶片材料的国产化并不能一蹴而成,解决这一问题需要加快产品研发、调整产品结构,另外也需要应用方的信任与合作。风力发电设备的叶片,外壳和龙骨为复合材料,其基材都是专用树脂。目前国产环氧树脂不能满足这种需求,一些叶片制造也就是复合材料制造行业的人士,认为国内产品目前达不到这种要求,质量上不能满足要求。其实,问题的症结不在“质量”,而在“品种”。
据国内环氧树脂行业资深专家查文海介绍,我国作为全球最大环氧树脂生产、消费国,产品质量已达到国际水平,同类产品可与国际品牌媲美。然而国内基本上只生产双酚A型环氧树脂,也即普遍型环氧树脂,这种树脂机械性能或曰力学性能,完全可以满足风电行业的要求;但是它的致命弱点是耐候性差,即不适应长时间期在户外工作,如果常年经受阳光暴晒,将因吸收紫外光线而变脆、老化。因而用它作为基材制造风电叶片,在使用时间上是不能满足要求的。环氧树脂是所有热固性树脂中综合性能最优的,然而多数又具有耐候性差的弱点。耐候性、抗老化性好的环氧树脂,是氢化双酚A型环氧树脂、脂肪族环氧树脂等特殊品种。从国外相关科技文献看,其风电材料的选择经过了3个阶段的探索:早期关注价格低廉的不饱和聚酯树脂,因其耐候性能更差而很快淡出视野;随之把目光放到了环氧树脂上,经过一段时间的实践,发现普遍型环氧树脂耐候性问题难以解决,进而瞄准了特殊环氧树脂;以特种环氧树脂为基材,制造风电叶片获得成功后,这一领域的发展日臻成熟。
目前我国叶片基材的开发,基本定位在普遍型环氧树脂。其制作要求即粘接成40多米长的叶片的工艺要求,通过改性可以较好达到。这一复合材料体系除主材外,还包含大量辅助材料,主要由改性环氧和固化剂即A、B改组成,其中A组份为环氧树脂、活性稀释剂、改性剂复配而成,B组份为固化剂、改性添加剂反应而成,其配方和工艺的研制难度并不很大。其耐候性难题的解决,则通过表层涂覆聚氨酯防紫外光涂料来解决。这一方案既可从现有普遍型环氧树脂出发,又能适当解决长时间光照带来的问题,是一条加快研发、饶过开发新品种的捷径。但专家表示这毕竟未从材料角度根本解决问题,而且复合材料与涂料之间的“配合”也颇费周折,这种“表面”文章的作用尚待观察。最好途径应该是采用特殊环氧树脂,然而氢化双酚A型环氧树脂或脂肪族环氧树脂作为“冷门”品种,国内研发、生产至今基本空白。在缺乏基础研究的情况下,尽快引进技术,在此基础上改进、推广,不发为一条明智之路。
环氧树脂的发展离不开基础研究,我国环氧树脂产业的近年崛起,与计划经济年代的基础研究成果分不开,当时中科院化学研究所、上海合成材料研究所、晨光化工研究院,对推动业内科技进步下汗马功劳。改革开放以后通过引进消化,整个产业有了长足发展,但特殊型产品基本未能起步,不能不说与基础研究的缺乏有关。发展特种型环氧树脂品种,对于风电材料行业意义是重大的。首先经济上降本作用明显,目前所用基本是全球最大环氧树脂厂家美国瀚森的产品,价格比普遍型产品高1倍以上,对风电业造成很大成本压力;其次有利于对整个风电行业的健康发展,可形成国内原料供应、工艺设计、制作生产一条龙优势,提升整体产业链竞争层次。它对环氧树脂产业本身也有重要的意义:目前我国环氧树脂产能100万吨/年,拟建产能超过100万吨/年,但都挤在普遍产品的“独木桥”上,尽快开发新的品种、新的应用领域,对于解决其结构性矛盾十分有益。
专家表示,国际上环氧树脂户外应用越来越多,比如高科技的悬浮磁列车导轨,采用的就是特殊环氧树脂复合材料,其市场是十分广阔的。从目前风电叶片材料研究的情况看,制作行业即复合材料行业已有效解决工艺问题,一些企业都掌握了1.5~2兆瓦风电叶片制造技术,其中不少拥有自主知识产权。目前的瓶颈在于材料,因此研发重点应放在材料上。专家建议,一方面研究院所应会同生产厂家合作攻关,利用厂家生产经验加快研发进展;另一方面可实施技术引进,尽快实现工业化生产。风电叶片属不易消耗工业产品,其设计寿命在20年以上,长的达到40年左右。使用寿命长带来“进入门坎高”,叶片制造厂家既有期望材料国产化的一面,也有不愿昌风险、宁可使用国外高价成熟产品的一面。他们有的已开始对国内材料进行试验,但从反馈的情况看心态是保守的。环氧树脂厂家担心即将材料过关,也难以被接受,希望叶片行业厂家进行欧力配合。 |