风电叶片的防护涂层材料

为完成风电叶片长期性平稳运行，必须在叶面上喷涂安全防护镀层促使叶面具有优异的耐侯、耐磨损、耐污等特性。原文中详细介绍了各种各样生成高分子材料复合树脂在风电叶片维护行业的研究成果，包含运用最广泛、特性全方位的聚氨酯材料，耐老化极好、表面较低的氟高聚物及其粘合性好、粘附工作能力强的丙烯酸乳液等。这种高聚物以单一成分或几类原材料复合型的方式制取成单面或双层的安全防护镀层，以期促使叶面建筑涂料具有出色的保护特性。

风力做为一种清理的可再生资源，已愈来愈遭受世界各地的关心，对风力的高效运用有利于完成能源结构多样化，降低空气污染。截至2009年底，在我国风力发电完成并网做到1613万kW,同比增加92%。风力发电机销售市场的迅速扩宽，必然推动有关设备机器设备要求的持续增长，确保这种设施的品质针对推动风力发电发展趋势至关重要。

风电叶片做为发电量离心风机的关键构成部分，是保证其在恶劣的环境下长期性、平稳运行的根本所在。风电叶片的长短可达60m,叶面防触电的工作中已经有数篇参考文献报导，但另一方面，因为风电叶片的生产制造原材料如环氧树脂胶玻璃钢防腐在长期承受风沙、紫外光、大暴雨的侵蚀后难以维持完好无损，故必须对叶面表层实现喷涂维护镀层以增强叶面的使用期限，降低乃至完成叶面在20年以上的零维护保养。

文中关键详细介绍做为风电叶片安全防护涂膜原材料的几类高聚物环氧树脂———聚氨酯材料、氟环氧树脂、丙烯酸乳液等，并对其研究内容和发展趋势开展了未来展望。

风电叶片建筑涂料必须承受太阳曝晒，白天黑夜一年四季的高低温试验转变，在高速运行中，会遭受沙尘暴雨的强烈冲洗，除此之外，很多石料、水珠的黏附会严重影响其流体力学特性及其减少柴油发电机的功率[5。做为风电叶片的建筑涂料，必须具有的特性关键有：耐老化、耐磨性能、出色的粘合力、耐溶剂品行等，实际的性能指标如粘合力需超过5MPa,当然干固時间应短于8h,500转的耐磨性能检测后，品质损害低于20mg/500g等。

现阶段，国际性上采用的风电叶片安全防护涂膜原材料以聚氨酯材料为主导，主要是以溶液型的聚氨酯材料面漆配上溶液型的聚氨酯漆，特性不错，与此同时价钱适度。2010年，英国PPG企业发布高級塑料薄膜型HSP-7401抗蚀耐侯性能卓越聚氨酯材料面漆和AUE-5000聚氨酯漆系统软件，进一步营销推广了聚氨酯材料在叶面建筑涂料上的运用。为促使建筑涂料具有更高一些的全面性能，近些年，也发生了运用氟化氢高聚物、丙烯酸乳液等配套设施制取风电叶片建筑涂料。

聚氨酯胶粘剂具有优异的耐酸碱耐磨性能、耐化学品性、极强的粘附工作能力，故由其所制的建筑涂料已最普遍地运用在风电叶片上。风电叶片建筑涂料耐老化能需要极高，在运用聚氨酯材料配置该建筑涂料时，以脂环族或脂环族的多丙烯酸酯为宜，防止采用易发黄的芳香族类。

大西北永新化工厂有限责任公司研制开发出一种以有机氟硅改性材料延展性聚氨酯材料脲环氧树脂为原料的性能卓越风力发电建筑涂料，关键包括做为多醇的聚脂、聚四氢呋喃二醇，二异氰酸酯以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为宜，再用含甲基的二甲基硅氧烷、含氟量二甲基硅氧烷开展改性材料。将该成分与改性剂组分派匀后开展喷涂，建筑涂料特性优良，具备一定营销推广使用价值。

中国海油常州市建筑涂料化工研究所的狄李杰等制作了一种高耐侯耐磨损延展性聚氨酯材料环氧固化剂，该环氧固化剂是以耐老化脂环族的共聚脂和带有甲基的氟树酯为首要原材料，与IPDI反映，生成获得EPU环氧固化剂，依照n（-NCO）∶n（-OH）=1˙2∶1与高耐老化甲基组分派漆，可应用到风电叶片建筑涂料上。

该干固剂与传统的的HDI三聚体和市面上的聚氨酯材料环氧固化剂对比，在耐老化、耐磨性能、对的墙面或者材料的粘合力上都是有优点。李华明等用硅醇改性材料的耐老化优良而且具备一定弹力的聚氨酯树脂为原料，以德国拜耳聚氨酯材料N-75为环氧固化剂，配上别的改性剂，制取不仅有出色的耐老化，又有优良的抗沙尘蚀特性的维护建筑涂料。

中远关西建筑涂料化工有限公司研制开发出一种做为压缩机叶面油漆的水性聚氨酯建筑涂料，与聚天门冬氨酸酯面漆配套设施应用。建筑涂料采用纯丙类的甲基亚克力分散化体，环氧固化剂以甲基丙烯酸酯改性材料的HDI三聚体为主导，拼用一部分聚脂改性材料HDI三聚体。一样是运用水性聚氨酯做为风电叶片建筑涂料，沈剑平根据试验较为后发觉氨基磺酸盐改性材料的低粘稠度HDI环氧固化剂综合型能最佳，且可在不经过稀释液的情形下与含甲基的水份散体成分混和匀称。

海外，Kallesoee等对转化成聚氨酯材料的聚醚多元醇、多丙烯酸酯的挑选开展了剖析。聚醚多元醇最少带有70%的甲基官能团异构总数在2~8个中间的甲基成分，强烈推荐应用脂环族的聚脂，以网盘直链型为宜，不建议应用太多带有碳键或环形构造的聚脂；环氧固化剂以带有聚脂构造、尿丁二酮官能团或是脲基甲酸酯构造的多丙烯酸酯为主导，应用含以上三种构造的多丙烯酸酯90%以上，有利于建筑涂料得到有效的延展性和使用寿命。

法国Evonik Degussa企业混和高、低相对分子质量的多醇，融合多丙烯酸酯和光平稳的芳香族胺制取聚氨酯材料涂衣，加上通过六羟基二硅氮烷亲水性解决和水泥球磨机装饰的热裂解硅矿做为填充料。建筑涂料擦抹在环氧树脂胶上呈现出不错的黏附性。组成聚氨酯材料的聚脂和环氧固化剂一定水平上确定了建筑涂料在风电叶片上的主要表现和特性，挑选一种或几类具有较强耐侯工作能力的聚脂或环氧固化剂针对提升丙烯酸涂料的耐用性及健全其综合能尤为重要。

在当今风力发电销售市场上，溶剂型涂料占有了主导性，但低挥发物有机物（VOC）、环境保护的性能卓越水性聚氨酯建筑涂料显而易见更合乎风力发电机“清洁能源”这一定义。水性聚氨酯建筑涂料将变成风电叶片建筑涂料的一个主要的发展前景和分析网络热点。伴随着风电叶片建筑涂料技术性的飞速发展，生产工艺的持续破旧立新，水性聚氨酯建筑涂料公司将在风电叶片建筑涂料上占有一席之地。

风电叶片广泛遭遇三个问题：冰黏附和冲击性、虫类的积累、沙和水珠的腐蚀。Parent、Olsen均创建了一种叶面动态性加温的融冰系统软件进而避免冰的黏附，但这类办法仅能“治标不治本”，并且加上供热系统软件提升耗能。因为亲水性的建筑涂料会提高冰的黏附，Dalili等提议理应挑选一种低表面、亲水性的建筑涂料从源头上处理以上难点。

氟原子的半径小、电负性大，有机氟高聚物中带有F-C键，键能达到515 kJ/mol,2个氟原子的范德华半径之和为0˙27 nm,大部分可将C-C键彻底包围着而不外露一点间隙，进而促使一切官能团或是分子都没法进到毁坏C-C键，这类天然屏障的疗效促使有机氟建筑涂料有着很多特异性的特性，如优良的有机化学可靠性、耐老化、耐高温抗寒性、耐辐射危害，此外含氟量高聚物表面低，具备亲水性疏油的特性，出色的自润滑特性与低磨擦特性，这种特点与风电叶片建筑涂料的功能规定不谋而合。

由于有机氟改性材料过的环氧树脂与的墙面或者材料的粘附工作能力较差，故含氟量高聚物做为风电叶片建筑涂料的油漆比较适合。

传统式氟环氧树脂以聚偏氟乙烯（PVDF）为意味着，PVDF建筑涂料室外的使用期限可达20年以上。虽然具有优异的耐老化、延展性好、耐脱层等特性，但因为PVDF建筑涂料的涂覆必须通过高溫烤制，生产过程稍显繁杂。

日本旭硝子企业1982年发布的Lumiflon商品，即三氟丁二烯与甲基乙烯基醚更替聚合物，是全球创新的可溶解型常温下干固型建筑涂料用氟环氧树脂，除有着氟建筑涂料的安全防护效果非常的好、安全防护使用寿命长等特点外，还能够常温下干固简单化工程施工，可在大中型元器件上立即喷漆。FEVE的取得成功产品研发，使氟环氧树脂及建筑涂料由传统式的热固性进入了热固性塑料时期，加快了氟建筑涂料的发展趋势，扩宽了氟树脂涂料的主要用途。

日本电焊工株式和英国PPG企业均将三氟丁二烯-甲基乙烯基醚更替的含氟量聚合物用以风电叶片建筑涂料，并将其用在耐老化规定最大的最表层。在Lumiflon分子式中，R1做为甲基官能团，给予高聚物的溶解性，危害建筑涂料的光泽度与强度；-OH做为常温下干固的化学交联点，可以用丙烯酸酯为环氧固化剂；乙烯基醚-O-R3授予环氧树脂的被破乳工作能力，有利于建筑涂料的柔韧度及可靠性；含氟量开链则给予镀层强力的耐老化和耐用性。一部分PFEVE分子式中还有酸碱性的羧基官能团，可推动环氧树脂和色浆、环氧固化剂的相溶性。

氟化氢环氧树脂的引进能够提升建筑涂料的耐老化，可是Levine在科学研究了Lumiflon融合水性聚氨酯建筑涂料的功效和实际效果后发觉，提升Lumiflon的成分却致使了建筑涂料的耐老化、抗压强度的减少，关键的因素可能是含氟量添加物中的氧甲基丙烯酸酯被用以转化成水溶性含氟量高聚物保湿乳液。

因为氟碳涂料较贵，且以PVDF为象征的传统氟碳涂料必须高溫干固，限定了其在风电叶片上的运用。运用有机氟改性材料聚氨酯材料或其他环氧树脂既提升特性、控制成本又能处理氟环氧树脂粘附能力差、不可以常温下干固的缺点。Alois仅运用小量的含氟量成分改性材料聚氨酯材料，所得的建筑涂料既能常温下干固，且表层特性较原来聚氨酯材料有非常大提升。科学研究一种特性更加出色且成本费便宜，又能如Lumiflon可常温下干固的含氟量建筑涂料刻不容缓，可以预料，这类建筑涂料的问世将促进风电叶片建筑涂料的发展趋势甚至全部风电企业的大步走前行。

丙烯酸乳液建筑涂料因其耐侯、耐光性、耐蚀性能出色，粘合性好，对的墙面或者材料的粘附工作能力强，已在各行各业获得广泛运用。但该环氧树脂耐潮、耐水洗特性相对性较弱，且不耐磨损，因此一般将丙烯酸乳液做为风电叶片建筑涂料的面漆应用。

日本电焊工株式制取的叶面建筑涂料一共三层，除最表层为以上常说的含氟量镀层外，内层为亚克力类和氨脂类高聚物构成的复合袋，最底层则是丙烯酸酯类的压敏粘层。内层的亚克力类高聚物主要是亚克力以及同系物单个、均聚物的玻璃化变化溫度Tg小于0℃的亚克力类单个（如丙烯酸丁酯）和均聚物Tg不低于0℃的亚克力类单个（如异樟脑基丙烯酸树脂）这三类单个的聚合物。压敏粘层选用丙烯酸树脂为关键成分，共聚物混和带有甲基或羧基的单个，在最底层的制取全过程中，根据进入汽体、添加聚氨酯发泡剂或中空纳米粒子原材料促使压敏粘层得到汽泡，而这类含有气泡的构造其功效体现在针对叶面弯折或是不平整的表层仍能具备不错的粘附工作能力。圣戈班企业制取的3层构造的建筑涂料中，最底层一样为亚克力类的压敏粘层，而内层和最表层则强烈推荐应用氟化氢高聚物和亚克力类高聚物的混和管理体系。

Paul明确提出一种促使表层具备不错的耐侯耐磨性而又能促使里层具备不错的黏附功能的方式：二者均由PVDF和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）组成，在其中表层的PVDF成分要高过PMMA,而里层PMMA的占比要高过PVDF。

英国PPG企业在风电叶片建筑涂料中掺加适当亚克力类高聚物，适合的亚克力高聚物可以是亚克力的甲基酯和不饱和脂肪烯类的高聚物，如甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈，而亚克力的聚合物还可以带有甲基成分，以便捷建筑涂料开展化学交联，尤其是网盘直链上带有2~4个碳原子的甲基甲基构造。

运用有机氟丙烯酸酯乳液丙烯酸树脂，改性材料后的建筑涂料不但保证了原来的丙烯酸树脂的特点，还提升了镀层的耐老化、抗污性等。在海外，氟代丙烯酸树脂高聚物早已取得成功地作为公路桥梁、工程建筑、车辆等耐老化规定较高的外敷建筑涂料，能不能将此类高聚物引进到风电叶片建筑涂料上是一个非常值得讨论和科研的问题。

聚天门冬氨酸建筑涂料是近些年新起的性能卓越组份份建筑涂料，耐黄变，特性平稳。拜耳公司[27]用聚天门冬氨酸酯做为聚脲防水的油漆或以单一的防腐蚀镀层方式运用在风电叶片上，涂层干固3h,具备绝佳的防潮耐磨性。有机硅材料建筑涂料具有优异的耐老化、耐高低温试验性、抗水溶性、耐脏污等特性，已广泛运用于工程建筑、航空航天等行业。

在2009年10月北京市举行的中国全球风力交流会上，Dow corning企业展现了一种有机硅树脂镀层商品，该商品可立即敷在叶面表层，产生一层特性非凡的防护层。

环氧树脂胶建筑涂料具有较高的粘接力赛跑，耐老化较强，防腐蚀特性非凡，根据加上纳米技术无机材料对环氧树脂胶建筑涂料开展改性材料，可以提升涂膜的耐磨性及防腐蚀工作能力

Karmouch在环氧涂料中加上纳米二氧化硅颗粒物获得超疏水建筑涂料，将该建筑涂料运用在风电叶片板材上，結果发觉镀层表层表面张力可做到152°，且具有极强的紫外光耐受性。

除加上有机物纳米复合材料外，立即擦抹有机物塑料薄膜做为安全防护镀层也可以对叶面具有保障功效。Ni-P塑料薄膜做为运用颇深的有机物镀层，具有较好的耐磨损和耐蚀性

Lee将Ni-P塑料薄膜施胶在风电叶片上，在较高的P成分（P>7%）和较小的微间隙下，当底材玻纤弹性体材料（GFRP）的外表粗糙度超出0˙3μm后，建筑涂料的防腐蚀和耐磨性将逐步提高，除此之外，膜厚和打磨抛光标准对涂层特性也是有危害。

结语

目前，持续上升的检修成本费，是大力推广风力发电机的拦路虎。科学研究一种经济发展有效的叶面建筑涂料已变成营销推广风力发电行业发展的一个急需解决的问题。风电叶片安全防护涂膜原材料的产品研发不限于单一的某类原材料，几类材质的搭配应用或根据改性材料可使建筑涂料特性日趋出色，有效配搭聚氨酯材料、有机氟、亚克力类等高聚物，尤其是运用有机氟改性材料有利于得到特性全方位的叶面建筑涂料。当今，在我国的风电叶片建筑涂料绝大多数还依靠进口的，但坚信伴随着科学研究的逐步推进，综合型能出色的国内风电叶片建筑涂料的面世指日可待，这针对推动风力发电的产业发展规划，提升国内风速发电机组在国外市场的市场竞争力，完成在我国风力发电设备生产制造的国内生产制造的极其重要。

派旗纳米官网：https://www.paiqinano.com

大量电子纳米防护涂层剂、配套喷镀设备、OEM代工服务等请关心“派旗纳米”微信公众号

纳米涂层剂理化性能详细参数直接点击：纳米电子防护涂层剂参数

技术咨询：赵先生：13048960888

该文章内容提高散播新技术应用新闻资讯，很有可能有转截/引入之状况，若有侵权行为请联络删掉。