如何增加风电叶片胶的粘性与稠度？

时间：2023-10-25来源:全球有机硅网

10月17~19日，2023北京国际风能大会暨展览会在北京盛大开幕。本次大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题，汇集了近千家国内外企业参展。湖北汇富纳米材料股份有限公司携前沿产品和创新解决方案，针对风电胶产业痛点、难点，提出一系列气相法纳米材料赋能举措，助力风能产业高质量发展。

作为国产气相纳米材料制造商和服务商，汇富纳米研发、制造的气相二氧化硅是一种无机纳米新材料，别名气相法白炭黑。广泛用于涂料油墨、胶粘剂和密封剂、塑料、橡胶、食品、医药、化学机械抛光、催化剂载体等行业和领域。在液态体系中常用作增稠剂、触变剂、防沉剂、防流挂剂、消光剂和消泡剂助剂，在固体粉末中可作为抗结剂、流动助剂来使用，具有优异的化学稳定性和热稳定性。

双组分环氧风能叶片胶，主要应用于风电叶片粘接，内部机电密封，轮毂、轴承粘接，由于环氧胶的固化收缩率小、工艺优良、化学稳定性好等优点，目前成为主流的风电叶片用结构胶。

风能是汇富纳米近年来研发、探索和布局的重点领域和方向，通过研究气相二氧化硅在环氧风电胶中的应用和变化，比较亲水型气相二氧化硅HL-200与该亲水型处理后得到的疏水型气相二氧化硅HB-139实验性能，为风电胶性能提升和改善提出建设性新思路、新方法。

一系列实验探究结果表明，气相二氧化硅作为无机增稠剂能有效提升环氧叶片胶的粘性和触变性，疏水性产品增稠效果和触变性更佳。通过考察HB-139与市场销售的竞品A、竞品B增稠触变性以及力学性能包括拉伸强度、断裂伸长率、剪切强度、剥离强度等性能指标和时间参数、添加量对双组分环氧风能叶片胶的影响。结果发现，HB-139与市售竞品的增稠触变性、抗下垂性、力学性能相当。

气相二氧化硅作为填料、增强剂、增稠剂，当以推荐添加量6%-8%添加入环氧风电胶后，可以提高胶料的力学性能、耐磨性能和耐候性能，有助于提升风能叶片胶强度和寿命。

一、亲水型/疏水型气相二氧化硅对环氧风电胶增稠触变性影响

表1

图1

由图1结果可知，在同等添加量下，添加亲水型气相二氧化硅的HL-200的环氧风电胶呈流体状，添加疏水型气相二氧化硅HB-139的环氧风电胶成型明显，呈现膏状。在同等垂直重力作用下，HB-139的抗下垂性明显优于HL-200。疏水型气相二氧化硅在环氧风电胶中可起到良好的增稠效果。

结合表1分析可知，在相同条件下制备环氧风电胶，静置状态下，疏水型气相二氧化硅HB-139的粘度高、触变性好，主要是由于环氧体系为强极性，体系中的羟基、醚键等会和一部分表面硅羟基相互作用，造成气相二氧化硅的三维网状结构减弱，导致增稠效果变差，所以在环氧胶粘剂体系应用中，常使用疏水型气相二氧化硅即处理型气相二氧化硅。

二、疏水型气相二氧化硅HB-139与竞品增稠触变性比较

表2

图2

选取HB-139与同类型竞品A、竞品B进行增稠触变性和抗下垂性能测试，同等条件下得到表2和图2。

由图2观察可知，在相同添加量下，经充分分散混合后，HB-139与竞品A、竞品B均保持膏状，在相同垂直重力影响下，依旧保持良好的静止状态。

比较表1数据，HB-139与竞品A增稠触变性相当，抗下垂性相当，二者增稠效果和触变性优于竞品B。

三、疏水型气相二氧化硅HB-139与竞品力学性能比较

表3

通过对HB-139以及竞品A、B力学性能进行测试。由表3数据可知，HB-139与竞品A、竞品B在拉伸强度、断裂伸长率、剪切强度、剥离强度上表现相当(在误差范围内)。

结论：气相二氧化硅在环氧风电叶片胶中可作为增稠触变剂，能有效增加叶片胶的粘性、稠度，提升垂直面的施工的便利性，可减少胶料无控制流动。在适量添加量下，疏水型气相二氧化硅增稠触变性好于亲水型。在提升胶料产品性能方面，国产疏水型气相二氧化硅HB-139在环氧风电胶力学补强、粘接强度提升、抗下垂性上，与竞品比较具有较强的竞争力。

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