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环氧树脂底漆与脂肪族聚氨酯面漆制备的配套涂层可以为海上风电叶片提供防护,但内陆用风电叶片涂层需要具有优异的耐风沙性能,这就要求底漆也要有优异的柔韧性及耐冲击性能。聚氨酯改性环氧树脂底漆不仅具有较好的防腐性能及附着力,还大大提高了涂层的柔韧性及低温固化性能,并且与聚氨酯面漆具有更优秀的配套相容性。李儒剑制备了一种风力发电叶片用底漆,主要由固体双酚A环氧树脂、液体双酚A环氧树脂及缩二脲型HDI聚异氰酸酯组成,固化后的涂层具有优异的力学性能、柔韧性及抗冲击性能,对玻璃钢的附着力远大于丙烯酸聚氨酯涂料,同时还具有环氧树脂优异的防腐性能,适用于风电叶片防护底漆。
此外,使用纳米无机材料改性环氧树脂制成的涂层,在耐磨性、耐候性及防腐性能方面均有一定程度的改善。Karmouch等使用纳米级二氧化硅颗粒改性环氧树脂得到一种超疏水涂层,涂层表面接触角可达到152°,且具备优异的耐候性,可应用在风电叶片基材上,但是其制备复杂,成本较高,仅处于实验阶段。
3结论及展望
对风电叶片涂料来说,树脂的选择至关重要,聚氨酯树脂(包括丙烯酸聚氨酯)在高低温柔韧性、耐磨性、防风沙雨蚀方面表面优异,但是在耐候性及防覆冰性能方面不如有机氟硅树脂,而环氧树脂则可以提供优异的防腐性能及层间附着力。因此可以说,单独使用一种树脂所能达到的性能总是有限的,针对不同树脂的优缺点,合理搭配使用而制成的配套涂层体系往往可以达到更优异的防护效果,这仍是近期的主要研究思路。此外,颜填料助剂的合理筛选也是不可或缺的,弹性腻子、底漆及面漆组成的多涂层体系的配套性也有很大影响,这仍需要大量工作。
目前,我国风电用涂料大部分仍需要进口,特别是叶片涂料,基本全依赖于国外品牌。德国Mankiewicz、BASF、Bergolin及美国PPG在叶片涂料上占有较大的市场。此外,麦加、陶氏化学、阿克苏诺贝尔、3M也已投资风电叶片涂料。虽然起步较晚,国内西北永新、中远关西、时代新材、常州普兰纳等公司也一直专注于风电叶片涂料,这些企业的创新发展使得我国本土企业在风电领域取得了一定的成就。
更强的耐候性、更优异的耐风沙雨蚀性、更好的耐湿热盐雾性、更方便的施工、更长的使用寿命及更环保将是未来风电叶片涂料的发展方向。随着对清洁能源的日益重视,风电产业将会持续稳定地发展,相关配套设施,包括风电叶片涂料体系不断完善,将会带来巨大的经济及社会效益。
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