風(fēng)電機(jī)葉片涂料的研究現(xiàn)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(fēng)電是一種低成本的、有利于溫室氣體減排的技術(shù)，而且利用風(fēng)能這種來源于大自然的取之不盡、用之不竭的資源，蘊(yùn)藏能量巨大。因此，風(fēng)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(fā)展，成為繼火電、水電之后第三大電力來源。目前，中國已經(jīng)發(fā)展成為全世界最大的風(fēng)電市場。預(yù)計(jì)到2020年，我國風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1億千瓦。然而于此相反的是，國內(nèi)發(fā)電機(jī)組涂料的發(fā)展卻明顯滯后，現(xiàn)在已經(jīng)投入運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用的涂料基本上都為國外品牌產(chǎn)品，不僅價(jià)格不菲，而且只適用于歐洲海洋性氣候，無法適應(yīng)我國風(fēng)電廠的環(huán)境。因此，研制風(fēng)力發(fā)電機(jī)涂料是一個(gè)極具發(fā)展?jié)摿η覙O具社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目。

1. 風(fēng)電機(jī)葉片涂料的性能特點(diǎn)

風(fēng)電葉片是風(fēng)機(jī)設(shè)備的核心部分，為了提高發(fā)電效率并有效降低成本，則必須保證其良好運(yùn)行。大型風(fēng)電葉片的安裝費(fèi)用十分昂貴且會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間，一般維護(hù)時(shí)間為投入運(yùn)行后十年左右，因此研發(fā)涂料應(yīng)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：1）底材與涂料應(yīng)有優(yōu)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(jī)械強(qiáng)度和柔韌性；5）良好的耐紫外輻射能力；6）應(yīng)具有良好的防覆冰性；7）阻燃涂料良好的耐火性能，當(dāng)風(fēng)力系統(tǒng)主機(jī)突發(fā)火災(zāi)時(shí)，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(fēng)阻；9）具有優(yōu)異的實(shí)際應(yīng)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(chǎn)效率高。

2. 風(fēng)電機(jī)葉片涂料的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，大型風(fēng)電葉片常用的防護(hù)涂料有環(huán)氧富鋅涂料、無機(jī)富鋅涂料等作為底漆，可提供電化學(xué)保護(hù)；環(huán)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(wěn)定的化學(xué)性能。

2.1 顏填料的概況

顏料：主要用來著色和遮蓋，同時(shí)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(yōu)顏填料。

填料:超細(xì)粉劑填料，可提高涂層的耐候性，延遲粉化、變色，增強(qiáng)涂層的綜合機(jī)械性能。

2.2 助劑的概況

加入適當(dāng)?shù)闹鷦┛梢蕴岣咄苛系氖┕ば阅?、耐老化能力、?chǔ)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(wěn)定性和耐水性:

消泡劑:殘留的氣泡或干泡會(huì)影響涂膜的美觀，更會(huì)成為腐蝕的中心，而消泡劑中的活性成分會(huì)干擾或破壞氣泡的穩(wěn)定效果來達(dá)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(huán)境作用會(huì)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(yīng)選用原則是具有優(yōu)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(fā)展現(xiàn)狀

1）聚氨酯材料：聚氨酯樹脂以其優(yōu)良的耐油耐磨性、耐化學(xué)藥品性和較強(qiáng)的附著能力廣泛的應(yīng)用于風(fēng)電葉片涂料的制備。在利用聚氨酯配置涂料時(shí)，以脂肪族和脂環(huán)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(jī)硅樹脂：有機(jī)硅樹脂是一種高聚物，以硅氧鍵作為主鏈的介于有機(jī)物與無機(jī)物之間，因此，這種材料具有有機(jī)材料和無機(jī)材料雙重特性，具有十分卓越的耐熱性、耐化學(xué)品藥性和耐候性。有機(jī)硅涂料是以有機(jī)硅樹脂或改性有機(jī)硅樹脂作為有效成膜物質(zhì)的涂料，因此，變性有機(jī)硅樹脂不僅具有有機(jī)硅樹脂的良好的電絕緣性及耐候性，還能彌補(bǔ)有機(jī)硅樹脂的不足之處，例如固化時(shí)間縮短，附著力增強(qiáng)，機(jī)械性能提升等。

3. 風(fēng)電機(jī)葉片涂料發(fā)展前景展望

我國風(fēng)電機(jī)葉片涂料幾乎全部來源于國外進(jìn)口，當(dāng)務(wù)之急是發(fā)展本國的涂料制造行業(yè)。由于我國環(huán)境條件的特殊性，外國涂料不能完全契合我國對(duì)涂料的要求。從供給和競爭的角度看，保證性、選擇性、經(jīng)濟(jì)性有待提高。研究風(fēng)電葉片涂料的意義和重要性在于延長風(fēng)電葉片的使用壽命和使用安全性，并降低葉片的生產(chǎn)費(fèi)用和運(yùn)行過程中葉片損壞導(dǎo)致的維修費(fèi)用和人力資源的浪費(fèi)。對(duì)葉片涂料的研究應(yīng)綜合附著力、耐磨性、耐候性、耐濕熱、機(jī)械強(qiáng)度等性質(zhì)，使之能夠用在風(fēng)電機(jī)葉片上，并為葉片提供長期有效的防護(hù)。