风力发电机组风机叶片涂料的研究

风力发电机组风机叶片涂料的研究

作者：王海波何飞云

来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第08期

摘要：风力发电机组的运行环境较为特殊，在实际的运行中，对于风机的叶片具有较高的使用要求。本文首先对风力发电机组风机叶片涂料现状进行了简单概述，分析了溶剂型、无溶剂型以及水性涂料类型；随后，以此为基础，进一步探究了风机叶片涂料研发的主要策略，希望能为该领域关注者提供有益参考。

关键词：风力發电机组；风机叶片涂料；天冬聚脲

随着我国国内风力发电发展水平提升。风力发电机组风机叶片涂料研制工作，得到了社会各界的广泛关注。风能是一种可再生的资源，风力发电也是成本最低的节能减排技术。采取有效的措施对风力发电机组风机叶片进行适当的防护，提高风力发电机组风机叶片的使用寿命，成为了有关部门工作人员的重点工作内容之一。

1 风力发电机组风机叶片涂料研制现状

1.1 溶剂型风电叶片涂料

传统市场中的大部分为溶剂型涂料，溶剂型聚氨酯涂料的涂膜，具有较高的耐溶剂性和抗老化性。但是此种类型的涂料涂层的硬度较大，在受到外力条件的冲击时，会出现明显的脱落现象。风电叶片动辄50米以上的长度，在正常工作时前端线速度高达60-80米每秒，雨水、冰雪、沙粒等在这样的情况下对叶片长期磨蚀，涂料需要极强的耐候、耐冷热交替，耐磨耗等性能。对此，传统采用丙烯软树脂与聚酯多元醇树脂，研制出具有较高耐候性和耐磨性的叶片涂料，但是油漆固含量低，VOC排放高是其无法避免的缺点。

1.2 水性聚氨酯风电叶片涂料

聚氨酯水性涂料具有较为明显的耐磨性、黏结性、柔性、耐溶剂性和耐候性特征。目前，水性聚氨酯防腐涂层在实际的应用中，固含量低，要多次施工才能保证膜厚，受空气湿度和室温影响严重。叶片动辄50米以上的长度也使得烘烤固化难以操作和成本提高。

1.3 聚天门冬氨酸酯聚脲风电叶片涂料

聚天门冬氨酸酯聚脲简称天冬聚脲，由聚天门冬氨酸酯树脂的仲氨基与异氰酸酯反应生成，在与第二代聚脲喷涂聚脲保持一脉相承的高力学性能同时，改善其反应速度过快不可控，只能使用特殊双组份喷涂设备的缺点，其被称为第三代聚脲。天冬聚脲的特点为高固含低粘度低VOC。此外还拥有干燥速度快，可低温固化，附着力优异，耐候性好，漆膜柔韧性和耐磨耗性能优异等特点，特别适合风电叶片的保护涂料的配套体系。天冬聚脲腻子在5℃低温下依

然保持良好固化。同时对玻璃钢基材附着力高于10MPa，厚膜柔韧性、抗冲击性能和耐冷热循环优异。天冬聚脲风电叶片面漆耐老化可达3000小时，且在老化后保持良好的强度。漆膜柔韧性极佳，伸长率可达200%以上，在低温下可保持10%的伸长率，强度和耐磨耗优异，可以通过耐雨蚀10小时测试。

2 风力发电机组风机叶片涂料研发策略

2.1 明确设计要求

风力发电机组风机叶片的工作环境相对恶劣，并且在工作中会经常受到高空环境中沙尘、空气介质、冰雪、雷电和暴雨等侵袭。大型叶片的吊装费用十分昂贵，一般会在运行十年以上，才会进行一次维护。所以，要采用性能最优的涂料作为叶片涂层材料。叶片涂料和底材之间，需要具备优异的附着力。目前，业内公认的指标要求为ISO4624：78的拉开法测定不能小于5MPa。风力发电机组风机叶片涂料要具有较好的弹性，可以随着叶片的形变而不会产生开裂现象。风力发电机组风机叶片涂料要具有较好耐磨损特性和极强的耐紫外光性能，保持10年以上不变的光泽度。中国风电叶片涂料目前主要采用GL认证的指标要求。

2.2 完善配套体系

当前，全球范围内应用最多的风力发电机组风机叶片涂料配套体系主要分为溶剂型聚氨酯底漆结合溶剂型弹性聚氨酯面漆、水性聚氨酯底漆结合水性聚氨酯面漆两种形式。在中国，大部分改为已经采用高性能的天冬聚脲体系。两种体系在施工方法方面，都需要采用高压无气喷涂和辊涂的方法。事实上，辊涂损耗率低，施工方便快捷，没有漆雾污染周边和无组织排放等问题，在中国绝大多数风电叶片制造厂家得到广泛的使用。

2.3 优化设计工艺

风力发电机组风机叶片涂料施工工艺流程为：打磨处理（风机叶片基材处理）→填平处理（刮腻子）→打磨→施工底漆→修补处理（刮腻子）→施工面漆。针对风机叶片基材表面平整度较差的情况，选择了刮腻子之后再施工配套底漆面漆产品的方式，将叶片底漆干膜厚度控制在80μm至150μm之间，当底漆干燥之后再进行打磨操作，叶片的面漆厚度的干膜厚度要控制在100μm至150μm之间，即可满足10年以上的长期使用防护。

3 总结

综上所述，风力发电行业在我国具有十分广阔的发展前景。风电叶片涂料的性能对于风力发电机的长期稳定运行有重要影响。天冬聚脲应用于风电叶片涂料兼顾高性能和低VOC绿色涂装。在我国风力发电行业发展日趋成熟的背景下，行业内部的竞争压力也逐渐加大。风力发电机组风机叶片涂料研制工作的优化发展，对于我国风电行业健康有序发展，和在国际上的竞争力具有强大的推动作用。

参考文献：

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