В ветроэнергетике эпоксидная смола в настоящее время широко используется в качестве материала для лопастей ветровых турбин. Эпоксидная смола – это высокопроизводительный материал с превосходными механическими свойствами, химической стабильностью и коррозионной стойкостью. При производстве лопастей ветровых турбин эпоксидная смола широко используется в конструктивных элементах, соединительных элементах и покрытиях лопастей. Эпоксидная смола обеспечивает высокую прочность, жёсткость и усталостную стойкость несущей конструкции, каркаса и соединительных элементов лопасти, обеспечивая её устойчивость и надёжность.

Эпоксидная смола также может улучшить устойчивость лопастей к сдвигу ветра и ударам, снизить уровень шума от вибрации лопастей и повысить эффективность ветроэнергетики. В настоящее время эпоксидная смола и модифицированный стекловолокном отверждающий состав по-прежнему используются непосредственно в материалах для лопастей ветровых турбин, что позволяет повысить их прочность и коррозионную стойкость.

В материалах лопастей ветряных турбин применение эпоксидной смолы также требует использования химических продуктов, таких как отвердители и ускорители:

Во-первых, наиболее часто используемым отвердителем эпоксидной смолы в ветроэнергетике является полиэфирамин.

Типичным продуктом является полиэфирамин, который также является наиболее часто используемым отвердителем эпоксидных смол в ветроэнергетике. Полиэфираминовый отвердитель эпоксидных смол используется для отверждения матричных эпоксидных смол и конструкционных клеев. Он обладает превосходными комплексными свойствами, такими как низкая вязкость, длительный срок службы, устойчивость к старению и т. д. Он широко используется в ветроэнергетике, текстильной печати и крашении, защите железных дорог от коррозии, гидроизоляции мостов и судов, разведке нефти и сланцевого газа и других областях. На долю полиэфирамина приходится более 62% производства ветроэнергетики. Следует отметить, что полиэфирамины относятся к органическим аминоэпоксидным смолам.

Согласно исследованию, полиэфирамины могут быть получены аминированием полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля или сополимеров этиленгликоля и пропиленгликоля при высокой температуре и давлении. Выбор различных полиоксоалкильных структур позволяет регулировать реакционную активность, прочность, вязкость и гидрофильность полиэфираминов. Полиэфирамины обладают такими преимуществами, как хорошая стабильность, меньшее побеление, хороший блеск после отверждения и высокая твёрдость. Они также растворимы в таких растворителях, как вода, этанол, углеводороды, сложные эфиры, эфиры этиленгликоля и кетоны.

Согласно исследованию, объём потребления полиэфираминов в Китае превысил 100 000 тонн, демонстрируя темп роста более 25% за последние несколько лет. Ожидается, что к 2025 году объём рынка полиэфираминов в Китае в краткосрочной перспективе превысит 150 000 тонн, а темп роста потребления полиэфираминов в будущем составит около 8%.

Производственным предприятием полиэфирамина в Китае является Chenhua Co., Ltd., имеющая две производственные базы в Янчжоу и Хуайане. Общая мощность производства составляет 31 000 тонн полиэфирамина (концевого аминополиэфира) в год (включая проектную мощность 3 000 тонн в год строящегося проекта полиэфирамина), 35 000 тонн в год алкилгликозидов, 34 800 тонн в год антипиренов, 8 500 тонн в год силиконового каучука, 45 400 тонн в год полиэфира, 4 600 тонн в год силиконового масла и другие производственные мощности в размере 100 тонн в год. Future Changhua Group планирует инвестировать около 600 миллионов юаней в промышленный парк Хуайань в провинции Цзянсу для строительства объектов по производству полиэфирамина мощностью 40 000 тонн в год и 42 000 тонн в год полиэфира.

Кроме того, к числу предприятий-представителей полиэфираминов в Китае относятся компании Wuxi Acoli, Yantai Minsheng, Shandong Zhengda, Real Madrid Technology и Wanhua Chemical. Согласно статистике планируемых к строительству объектов, долгосрочная плановая мощность производства полиэфираминов в Китае в будущем превысит 200 000 тонн. Ожидается, что долгосрочная мощность производства полиэфираминов в Китае превысит 300 000 тонн в год, и тенденция к долгосрочному росту сохранится.

Во-вторых, самый быстрорастущий отвердитель эпоксидной смолы в ветроэнергетике: метилтетрагидрофталевый ангидрид

Согласно исследованию, самым быстрорастущим отвердителем эпоксидных смол в ветроэнергетике является метилтетрагидрофталевый ангидрид. В области отвердителей эпоксидных смол для ветроэнергетики также используется метилтетрагидрофталевый ангидрид (MTHPA), который является наиболее часто используемым отвердителем в высокопроизводительных композитных материалах на основе эпоксидной смолы, армированных углеродным волокном (или стекловолокном), для лопастей ветрогенераторов методом экструзионного формования. MTHPA также используется в электронных информационных материалах, фармацевтике, пестицидах, смолах и национальной оборонной промышленности. Метилтетрагидрофталевый ангидрид является важным представителем ангидридных отвердителей и, в перспективе, самым быстрорастущим типом отвердителей.

Метилтетрагидрофталевый ангидрид синтезируется из малеинового ангидрида и метилбутадиена методом диенового синтеза, а затем изомеризуется. Ведущим отечественным предприятием является компания Puyang Huicheng Electronic Materials Co., Ltd., объём потребления которой в Китае составляет около тысячи тонн. В условиях быстрого экономического роста и повышения уровня потребления спрос на покрытия, пластмассы и резину также непрерывно растёт, что дополнительно стимулирует рост рынка метилтетрагидрофталевого ангидрида.

Кроме того, к ангидридным отвердителям относятся также тетрагидрофталевый ангидрид THPA, гексагидрофталевый ангидрид HHPA, метилгексагидрофталевый ангидрид MHHPA, метил-п-нитроанилин MNA и т. д. Эти продукты могут использоваться в области отвердителей эпоксидных смол для лопастей ветряных турбин.

В-третьих, отвердители эпоксидных смол с наилучшими характеристиками в ветроэнергетике включают изофорондиамин и метилциклогександиамин.

Среди отвердителей эпоксидных смол наиболее высокоэффективными являются изофлурондиамин, метилциклогександиамин, метилтетрагидрофталевый ангидрид, тетрагидрофталевый ангидрид, гексагидрофталевый ангидрид, метилгексагидрофталевый ангидрид, метил-п-нитроанилин и др. Эти отвердители обладают превосходной механической прочностью, длительным сроком службы, низким тепловыделением при отверждении и превосходной технологичностью в процессе инжекции. Они применяются в композитных материалах на основе эпоксидной смолы и стекловолокна для лопастей ветровых турбин. Ангидридные отвердители относятся к типу отвердителей, отверждаемых при нагревании, и наиболее подходят для экструзионного формования лопастей ветровых турбин.

К мировым производителям изофорондиамина относятся BASF AG (Германия), Evonik Industries, DuPont (США), BP (Великобритания) и Sumitomo (Япония). Среди них Evonik является крупнейшим в мире производителем изофорондиамина. Крупнейшие китайские предприятия – Evonik Shanghai, Wanhua Chemical, Tongling Hengxing Chemical и др., объём потребления которых в Китае составляет около 100 000 тонн.

Метилциклогександиамин обычно представляет собой смесь 1-метил-2,4-циклогександиамина и 1-метил-2,6-циклогександиамина. Это алифатическое циклоалкильное соединение, получаемое гидрированием 2,4-диаминотолуола. Метилциклогександиамин может использоваться как самостоятельно, так и в смеси с другими распространёнными отвердителями эпоксидных смол (такими как жирные амины, алициклические амины, ароматические амины, ангидриды кислот и т.д.) или ускорителями общего назначения (такими как третичные амины, имидазол). Ведущими производителями метилциклогександиамина в Китае являются компании Henan Leibairui New Material Technology Co., Ltd. и Jiangsu Weiketerri Chemical Co., Ltd. Объём внутреннего потребления составляет около 7000 тонн.

Следует отметить, что органические аминовые отвердители не столь экологичны и имеют более длительный срок хранения, как ангидридные отвердители, однако по своим эксплуатационным характеристикам и времени эксплуатации они превосходят ангидридные разновидности отвердителей.

Китай предлагает широкий ассортимент отвердителей эпоксидных смол для ветроэнергетики, но в основном используются только отдельные продукты. Международный рынок активно исследует и разрабатывает новые отвердители эпоксидных смол, которые постоянно модернизируются и совершенствуются. Продвижение таких продуктов на китайском рынке идет медленно, в основном из-за высокой стоимости замены рецептуры отвердителей эпоксидных смол для ветроэнергетики и отсутствия относительно готовых продуктов. Однако, благодаря постоянному развитию технологий и интеграции отвердителей эпоксидных смол с международным рынком, китайские отвердители эпоксидных смол для ветроэнергетики также будут постоянно совершенствоваться и совершенствоваться.