低密度轻质复合材料的研究与应用_武汉理工.pdf

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1、低密度轻质复合材料的研究与应用汇 报 人黄 志 雄单位武汉理工大学汇 报 时 间2025年3月20日一、低密度复合材料概述二、风电叶片用低密度复合材料三、实验室的主要工作汇 报 内容低密度复合材料低密度复合材料具有轻质、高比强度与比模量、隔热性好、设计灵活等优点密度显著低于传统金属材料（如钢、铝）的复合材料低密度复合材料种类蜂窝夹层复合材料聚合物泡沫复合材料气凝胶空心微珠填充复合材料木塑复合材料制备方法胶接与共固化法（蜂窝夹层复合材料），物理发泡、化学发泡和机械发泡法（聚合物泡沫复合材料），溶胶-凝胶法(气凝胶），熔融共混法和溶液复合法（空心微珠填充复合材料），挤出成型、热压成型、注塑成型和模

2、压发泡（木塑复合材料）低密度复合材料主要应用领域叶片腹板（蜂窝夹层复合材料）、芯材（聚合物泡沫复合材料）风电领域外墙保温层（聚合物泡沫复合材料）、户外地板、凉亭、围栏（木塑复合材料）建筑领域运动器材（蜂窝夹层复合材料），工业管道保温层（聚合物泡沫复合材料）工业领域航天热防护材料（空心微珠填充复合材料、气凝胶），飞机地板、卫星太阳翼板（蜂窝夹层复合材料）航空航天领域船舶甲板（蜂窝夹层复合材料），船体浮力材料（空心微珠填充复合材料）、LNG运输船管道（气凝胶毡）深海/船舶领域高铁车厢壁（蜂窝夹层复合材料），汽车部件（空心微珠增强复合材料）、交通内饰板（木塑复合材料）交通领域一、低密度复合材料概述二

3、、风电叶片用低密度复合材料三、实验室的主要工作汇 报 内容风电叶片-轻木轻木轻质、良好的抗疲劳性、高比强度、结构稳定性好、可再生，广泛用作风电叶片夹芯结构材料别名巴沙木，原产于南美及西印度洋群岛，木棉科热带速生乔木，天然蜂窝结构世界上生长最快的木材之一，在5-8年内可以达到20m，直径可达75cm国内主要依赖进口，随着装机量逐年增加，轻木的质量和数量很难保障密度非常低，是市面上最轻的商用木材,通常在100-250kg/m3,变化范围可达60-380kg/m3良好的机械性能，是风电叶片等结构夹芯材料的首选芯材之一具有木材的天然缺陷，如霉变、虫蛀、生长过快导致的木质疏松等 加工与应用过程：木材砍伐

4、、砌块制作、套料加工、与蒙皮结合 轻木中的水分包括自由水、结合水等 水分促进树脂体系加速反应放热，导致叶片出现气泡、爆聚分层。加工前后需进行真空干燥处理轻木的加工过程风电叶片-轻木加工过程轻木中水存在的状态及吸湿效应轻木真空干燥设备风电叶片-PVC泡沫PVC泡沫优良的机械性能、突出的比强度/刚度、良好的热稳定性，是“夹芯”结构的理想材料之一聚氯乙烯经发泡而成的一种闭孔、硬质交联结构泡沫PVC泡沫的化学式应用领域壳体(蒙皮）、腹板和前缘后缘，大梁两侧等风电襟翼与扰流器、雷达罩与隐身结构，内部部件等航空航天滑雪板、冲浪板、帆船桅杆、球拍类器材等体育器材船体夹层板、甲板、舱壁、隔板等舰艇船舶与树脂、

5、纤维等复合而成的“夹芯”结构材料，为轻量化提供一种新的解决方案 风电叶片-PVC泡沫发泡方法化学发泡法添加化学发泡剂，在加热过程中分解产生气体形成泡孔。优点：工艺简单、泡孔可控、适用性广缺点：环保型差、发泡剂残留影响材料性能、温度敏感应用：建筑板材、包装材料物理发泡法通过物理方式将气体/超临界流体注入熔融PVC中，利用压力释放形成泡孔。优点：环保、泡孔均匀、高闭孔率缺点：设备成本高、工艺复杂、产量限制应用：船舶夹层板、航空航天制备过程风电叶片-PET泡沫PET泡沫优异的力学性能、抗疲劳性、耐磨性、尺寸稳定性、阻隔性、耐热性和可生物降解聚对苯二甲酸乙二醇酯经发泡而成的硬质闭孔热塑性材料PET泡沫

6、的化学式PET发泡材料应用领域叶片壳体、腹板和前缘后缘，机舱罩，整流罩等风电领域隔热、隔音材料等建筑领域集装箱，运动器材等工业领域结构和半结构飞机部件，内部部件，运输容器托盘，整流罩等航空航天领域船底，干舷，艉板，甲板，主甲板以上部份，船舶内部，纵向加强条和舱壁，舱盖和舱口等船舶领域地板，侧壁，顶板，隔舱壁，门，前端设备裙板和封盖及内部饰件等轨道交通领域风电叶片-PET泡沫发泡方法机械发泡法通过快速地机械搅拌将空气引入聚酯溶液中，再经物理或化学变化使之凝固，制得泡沫塑料优点：不使用发泡剂、发泡过程易操控缺点：适用范围较窄物理发泡法将惰性气体加压压入熔融聚合物中，升高温度、降低压力，溶解的气体释