風電葉片應該怎么防腐？

　　風電葉片作為發電風機的重要組成部分，是確保其在惡劣的環境下長期、穩定運轉的關鍵所在。為實現風電葉片長期穩定運轉，需要在葉片上涂裝防護涂層使得葉片具備優良的耐候、耐磨、防污等性能。

　　不同環境對風電葉片防護涂料的要求不一樣，主要有兩種：

　　1)內陸用防護涂料。目前90%以上的風電機組都是在陸上工作，所處的工作環境往往光照強，風沙及溫差大，比如我國西部地區。這就要求葉片防護涂料必須具有優異的耐候性、耐沖擊性、耐磨性及高低溫柔韌性。此外，這些地方冬季往往比較寒冷，雨雪天氣較多，葉片覆冰嚴重影響了發電效率，并且會大大縮短葉片的使用壽命，因此防覆冰性能也是一個很重要的指標。

　　2)海上用防護涂料。海洋擁有巨大的風力資源，未來的海上風電將會成為發展最為迅速的新能源技術。我國海上風電正在處于快速發展中，如在建的上海東海大橋和臨港海上風電場將會引領我國海上風電的發展。因為受到海洋環境的影響，海上風電防護涂料除需具有優異的耐候性及高低溫柔韌性外，還需要極佳的防腐性能。此外，優異的防覆冰性也是必不可少的。

 

　　無論是內陸用防護涂料，還是海上用防護涂料，與基材優異的附著力、耐化學介質及耐雨蝕性能必不可少。葉片前緣部位是葉片最薄的地方，通常為曲面，最容易受到風沙磨損及雨蝕損壞，大型葉片的前緣防護是一項非常重要的工作，直接決定了葉片的使用壽命及工作效率。傳統上采用在葉片前緣貼膜的方法對其進行防護，但是在葉片運行中會產生空氣湍流及許多噪音，且很容易遭受紫外線損傷，此外貼膜的二次維護也十分困難。國外對此部位的防護非常重視，目前均采用涂料進行保護，因此風電葉片的防護涂料需要具備諸多優異的性能，才能延長葉片的使用壽命并提高工作效率。樹脂是影響葉片涂料的最主要因素，對于樹脂的研究，國內外已經進行了許多工作，目前可應用于風電葉片的樹脂主要有聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、氟碳樹脂、有機硅樹脂及環氧樹脂。

　　聚氨酯材料

　　聚氨酯樹脂具備優良的耐油耐磨性、耐化學藥品性、較強的附著能力，故由其所制的涂料已最廣泛地應用在風電葉片上。風電葉片涂料耐候性能要求極高，在利用聚氨酯配制該涂料時，以脂肪族或脂環族的多異氰酸酯為宜，避免選用易泛黃的芳香族類。

　　在當前風電市場上，溶劑型涂料占據了主導地位，但低揮發性有機化合物(VOC)、環保的高性能水性聚氨酯涂料顯然更加符合風力發電“綠色能源”這一概念。水性聚氨酯涂料將成為風電葉片涂料的一個重要的發展方向和研究熱點。隨著風電葉片涂料技術的不斷發展，工藝技術的不斷推陳出新，水性聚氨酯涂料勢必將在風電葉片涂料上占據一席之地。

　　氟聚合物材料

　　風電葉片普遍面臨三個問題：冰粘附和沖擊、昆蟲的累積、沙和水滴的侵蝕。有機氟涂料擁有許多特異的性能，如良好的化學穩定性、耐候性、耐熱耐寒性、耐輻射性，另外含氟聚合物表面能低，具有疏水疏油的特點，優異的自潤滑性能與低摩擦性能，這些特性與風電葉片涂料的性能要求不謀而合。

　　鑒于有機氟改性過的樹脂與底材的附著能力欠佳，故含氟聚合物作為風電葉片涂料的面漆較為合適。

　　由于氟碳涂料價格昂貴，研究一種性能更為優異且成本低廉，又能常溫固化的含氟涂料勢在必行，可以預見，這類涂料的誕生將推動風電葉片涂料的發展乃至整個風電行業的大步前進。

　　聚丙烯酸酯材料

　　丙烯酸樹脂涂料因其耐候、耐光、耐腐蝕性能優異，粘接性好，對底材的附著能力強，已在各個領域得到廣泛應用。但該樹脂耐水、耐溶劑性能相對較差，且不耐磨，所以一般將丙烯酸樹脂作為風電葉片涂料的底漆使用。

　　利用有機氟改性丙烯酸酯，改性后的涂料不僅保持了原有的丙烯酸酯的特性，還提高了涂層的耐候性、抗污性等。在國外，氟代丙烯酸酯聚合物已經成功地用作橋梁、建筑、汽車等耐候性要求較高的外用涂料，能否將該類聚合物引入到風電葉片涂料上是一個值得探討和研究的問題。

　　其它材料

　　聚天門冬氨酸涂料是近幾年新興的高性能雙組份涂料，耐黃變，性能穩定。拜耳公司用聚天門冬氨酸酯作為聚脲的面漆或以單一的防腐涂層形式應用在風電葉片上，涂膜表干3h,具有極佳的防腐耐磨性能。有機硅涂料具備優良的耐候性、耐高低溫性、抗水性、耐沾污等性能，已廣泛應用于建筑、航天等領域。

　　環氧樹脂涂料具備較高的粘接力，耐候性較強，防腐性能卓越，通過添加納米無機材料對環氧樹脂涂料進行改性，可以提高涂層的耐磨及防腐能。有研究發現，在環氧涂料中添加納米級二氧化硅顆粒得到超疏水涂料，將該涂料應用在風電葉片基材上，結果涂層表面接觸角可達到152°，且具備較強的紫外線耐受力。

　　除添加無機納米材料外，直接涂抹無機薄膜作為防護涂層也能對葉片起到保護作用。此外，膜厚和拋光條件對涂膜性能也有影響。

 

　　結束語

　　現如今，居高不下的維修成本，是大力發展風力發電的絆腳石。研究一種經濟高效的葉片涂料已成為推廣風電產業發展的一個亟待解決的問題。風電葉片防護涂層材料的研發不局限于單一的某種材料，幾種樹脂的配套使用或通過改性可使涂料性能更趨優異，合理搭配聚氨酯、有機氟、丙烯酸類等聚合物，特別是利用有機氟改性有助于獲得性能全面的葉片涂料。當前，我國的風電葉片涂料大部分還依賴進口，但相信隨著研究的不斷深入，綜合性能優異的國產風電葉片涂料的問世指日可待，這對于促進風電的產業發展，提高國產風力機組在國際市場的競爭能力，實現我國風電設備制造的國產化意義重大。