風電機葉片涂料的研究現狀與展望

黃海燕

華能新能源股份有限公司遼寧分公司 遼寧 沈陽 110000

0. 引言

隨著全球不可再生能源的消耗，人們迫切地需要可再生新能源來代替煤、石油、天然氣等化石能源。由于風電是一種低成本的、有利于溫室氣體減排的技術，而且利用風能這種來源于大自然的取之不盡、用之不竭的資源，蘊藏能量巨大。因此，風電作為一種重要的替代能源，在近幾年得到廣泛重視并迅速發展，成為繼火電、水電之后第三大電力來源。目前，中國已經發展成為全世界最大的風電市場。預計到2020年，我國風電裝機容量將達到1億千瓦。然而于此相反的是，國內發電機組涂料的發展卻明顯滯后，現在已經投入運行的風力發電機組使用的涂料基本上都為國外品牌產品，不僅價格不菲，而且只適用于歐洲海洋性氣候，無法適應我國風電廠的環境。因此，研制風力發電機涂料是一個極具發展潛力且極具社會和經濟效益的項目。

1. 風電機葉片涂料的性能特點

風電葉片是風機設備的核心部分，為了提高發電效率并有效降低成本，則必須保證其良好運行。大型風電葉片的安裝費用十分昂貴且會耗費大量時間，一般維護時間為投入運行后十年左右，因此研發涂料應具有如下技術特點：1）底材與涂料應有優異的附著力；2）葉片涂料要能承受高低溫的變化；3）有良好的耐候性；4）具有良好的機械強度和柔韌性；5）良好的耐紫外輻射能力；6）應具有良好的防覆冰性；7）阻燃涂料良好的耐火性能，當風力系統主機突發火災時，涂在葉片表面特殊部位的阻燃涂料可以隔絕火源傳遞葉片的熱量，阻止或延緩葉片燃燒，延長葉片的使用壽命；8）涂膜平滑，有效降低風阻；9）具有優異的實際應用效果，一次噴涂即可得到高厚膜，適合大面積噴涂，干燥速度快，施工周期短，生產效率高。

2. 風電機葉片涂料的發展現狀

目前，大型風電葉片常用的防護涂料有環氧富鋅涂料、無機富鋅涂料等作為底漆，可提供電化學保護；環氧系厚漿防腐涂料、氯化橡膠系等作為中間層可起到屏蔽作用；丙烯酸改性聚氨酯涂料、聚硅烷氧涂料作為面漆用來防腐和裝飾。這些都是效果卓越的防腐材料，有穩定的化學性能。

2.1 顏填料的概況

顏料：主要用來著色和遮蓋，同時也有一定的防腐蝕作用和耐紫外線性能。綜合比較著色力、遮蓋力、耐候性、防腐蝕性能，金紅石型鈦白粉為最優顏填料。

填料:超細粉劑填料，可提高涂層的耐候性，延遲粉化、變色，增強涂層的綜合機械性能。

2.2 助劑的概況

加入適當的助劑可以提高涂料的施工性能、耐老化能力、儲存性能。

消光劑:使圖層有合適的光澤，并部分提高漆膜的耐磨擦性。

分散劑:促使顏填料例子的濕潤和分散，能提高涂料的貯存穩定性和耐水性:

消泡劑:殘留的氣泡或干泡會影響涂膜的美觀，更會成為腐蝕的中心，而消泡劑中的活性成分會干擾或破壞氣泡的穩定效果來達到消泡的目的，從而提高涂料的使用壽命。

抗老化劑:高分子材料受到光照、氧化等外界環境作用會使其性能劣化，從而影響其使用壽命。

2.3 固化劑的概況

固化劑應選用原則是具有優異的耐候性和保光性，不黃變，彈性好，例如脂肪族異氰酸酯等。

2.4 樹脂材料的發展現狀

1）聚氨酯材料：聚氨酯樹脂以其優良的耐油耐磨性、耐化學藥品性和較強的附著能力廣泛的應用于風電葉片涂料的制備。在利用聚氨酯配置涂料時，以脂肪族和脂環族的多異氰酸酯為宜，避免選用易泛黃的芳香族類。目前，我國使用最多的涂料有雙組分溶劑型聚氨酯涂料、雙祖分水性聚氨酯涂料。

2）有機硅樹脂：有機硅樹脂是一種高聚物，以硅氧鍵作為主鏈的介于有機物與無機物之間，因此，這種材料具有有機材料和無機材料雙重特性，具有十分卓越的耐熱性、耐化學品藥性和耐候性。有機硅涂料是以有機硅樹脂或改性有機硅樹脂作為有效成膜物質的涂料，因此，變性有機硅樹脂不僅具有有機硅樹脂的良好的電絕緣性及耐候性，還能彌補有機硅樹脂的不足之處，例如固化時間縮短，附著力增強，機械性能提升等。

3. 風電機葉片涂料發展前景展望

我國風電機葉片涂料幾乎全部來源于國外進口，當務之急是發展本國的涂料制造行業。由于我國環境條件的特殊性，外國涂料不能完全契合我國對涂料的要求。從供給和競爭的角度看，保證性、選擇性、經濟性有待提高。研究風電葉片涂料的意義和重要性在于延長風電葉片的使用壽命和使用安全性，并降低葉片的生產費用和運行過程中葉片損壞導致的維修費用和人力資源的浪費。對葉片涂料的研究應綜合附著力、耐磨性、耐候性、耐濕熱、機械強度等性質，使之能夠用在風電機葉片上，并為葉片提供長期有效的防護。