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从风电叶片结构来看，主要由增强材料（梁）、夹层材料、基体材料、表面涂层以及不同部件之间的结构胶等组成。
风力发电机叶片的材料成分和结构
（来源：科学院）
在风电叶片应用中，结构芯材是风电叶片的关键材料。 可以很大程度上保证层压板的稳定性。 在提高叶片结构强度和刚度的同时，还可以减轻叶片重量，防止局部失稳，进一步提高叶片的整体稳定性。 刀片的耐冲击性和耐负载性。
风电核心材料的成本仅次于碳纤维和玻璃纤维，占风电叶片总成本的25%以上。
实现轻质结构核心材料的稳定供应和自给对于我国风能产业持续健康快速发展至关重要。
目前风电叶片使用的芯材主要有轻木、PVC泡沫、PET泡沫等。
三大风电叶片核心材料对比
PET泡沫、PVC泡沫、轻木
据国家能源局10月31日2023年第四季度新闻发布会显示，截至2023年9月底，全国风电装机容量4亿千瓦。 2023年前三季度，风电新增装机容量3348万千瓦。
风电装机规模不断实现新突破，带动风电叶片材料用量增加。 在夹芯材料领域，轻木供应有限，PVC泡沫已实现国产化，PET泡沫国内急需突破。
01 什么是PET发泡？
PET泡沫又称聚酯树脂，是采用特定发泡技术制成的泡沫材料。 主要成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯（）。
PET泡沫是一种闭孔热塑性结构泡沫，具有良好的剪切性能和压缩强度。 因此常作为夹芯结构的核心材料，广泛应用于建筑、车辆、轨道交通、风电、运动器材等领域。
（来源：发泡者联盟）
02 什么是PVC发泡？
PVC泡沫塑料又称闭孔聚氯乙烯泡沫材料，是以聚氯乙烯树脂为主要原料，添加高分子改性剂、发泡剂等辅助材料制成的。
PVC泡沫是一种闭孔软质泡沫，具有良好的冲击吸收和机械性能。 是高性能夹芯结构最常用的芯材之一，广泛应用于风电叶片、船舶游艇、车辆、航空航天、轨道交通等领域。
目前，风电叶片领域常用的PVC发泡型号有60kg/m?、80kg/m3等，其中以60kg/m3最为常见。
（来源：常州天盛新材料有限公司）
03 什么是轻木？
轻木，又称轻木，是世界上最轻的商业木材树种。 轻木是木棉科的天然木材，分布于热带国家的低海拔地区。 世界上90%以上的轻木来自厄瓜多尔。
虽然轻木质地较轻，但其结构却非常坚固。 具有密度低、强度高、隔音、隔热等性能。 广泛应用于风力发电机叶片、航空航天、航海等领域。
（来源：中信证券研究部）
夹层材料的物理性能
PET泡沫具备替代传统叶片夹芯材料PVC泡沫的条件。
PET泡沫具有良好的耐高温性能，在加工过程中可以短时间承受150℃左右的温度，在使用寿命期间可以长期承受100℃左右的温度。
PVC发泡的工艺温度为-240℃~100℃，长期耐受温度为-240℃~80℃。 PVC变色容易造成碳化，可能导致芯材烧焦、叶片报废。
PET泡沫具有较高的刚性和抗疲劳性，其机械性能优于PVC泡沫。 部分叶片可替代PVC泡沫和部分轻木，实现轻量化设计，同时保证结构强度和性能的长期稳定性。
轻木材料的密度范围为135-175kg/m²，是三种材料中密度最大的。 选择时迫切需要考虑其对风机叶片重量的影响。
PET泡沫具有良好的耐腐蚀性、耐油性，对二氧化碳、水蒸气和某些化学溶剂有良好的阻隔性能。 这确保了其在极端雨、冰、雪条件下性能保持稳定。
（来源：悦科公司）
夹层材料的环境问题
轻木是一种天然木材，也是一种环保材料。 泡沫全部由人造高分子材料制成。 PVC泡沫是一种热固性聚合物； PET泡沫是一种热塑性聚合物。
热固性聚合物是“一次性”产品，在制造、使用和废弃过程中都会造成一定程度的环境污染。
热塑性聚合物是可回收且环保的材料。 在生产过程中，PET泡沫边角料和碎片可以重新利用来制造新材料。
夹层材料的工艺可操作性
PET泡沫良好的泡孔结构有利于加工，适用于所有树脂体系和加工技术。
通过热成型，可实现复杂的车身结构，且在加热下具有良好的热稳定性，生产效率高，废品率低，有效减少污染和生产成本。
PET泡沫还具有优异的闭孔结构，这导致灌注成型过程中树脂吸收率较低，有助于降低叶片生产成本。
PVC发泡体的短期耐高温性能较低，受树脂放热峰和模具加热过程的影响较大。
（图片来源：国家高技术产业创新中心）
总结
综上所述，目前国内市场应用最广泛的PVC发泡材料存在因高温固化而烧焦、回收困难等问题。
轻木材质依赖进口，供应不稳定，市场价格不断上涨。 随着叶片大型化的发展，轻木供需不均的问题将进一步加剧。
这两种夹层材料都不是帮助风力涡轮机叶片变得更大、更轻的最佳解决方案。
北京化工大学博士生导师何亚东教授曾表示：“PET是一种热塑性材料，具有可回收、再利用的特点，是叶片中最具潜力和前景的轻质结构芯材。全PET芯材叶片是风电技术发展趋势的重要一步。”
PET泡沫具有优越的综合性能。 它是一种可回收利用的热塑性材料，具有较高的性价比。 是未来核心材料的发展方向。
我国风电行业正在淘汰落后产能，推动产业整合，提高技术和效率，这给PET发泡芯材行业带来了绝佳机遇。 相信在市场需求的刺激下，能够尽快突破PET发泡技术和专业设备等生产壁垒，推动PET发泡产业化的发展。
