关于聚氨酯风电叶片涂料的配方研究

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1、. 摘要:阐述了目前市场上较通用的聚氨酯叶片涂料的配方开发要点，对比了聚氨酯涂料中使用的聚酯树脂和丙烯酸树脂的性能差异，在实验中验证了选择聚酯改性丙烯酸树脂作为叶片涂料成膜物的必然性。文中还对比了不同耐磨添加剂对耐磨性能的影响，以及不用消光粉对光泽、性能的影响。得出了PTFE蜡和蜡处理的二氧化硅是最佳选择，给出了最优化的聚氨酯叶片涂料配方，同时，列出了基于最优化的配方所得到的聚氨酯叶片涂料的性能结果。    关键词:叶片涂料;聚氨酯;聚酯改性丙烯酸树脂;配方最优化    中图分类号:TQ630.4 文献标识码:A 文章编号:0253－4312(2012)02－0060－06    石油、

2、煤炭、天然气作为不可再生资源，在世界上总的储量有限，而目前人类的能源消耗结构中对其依赖性很高。这些常规能源的可使用量越来越少，价格越来越高，风能作为可再生清洁能源，今天越来越被重视，据中国风能协会统计，截至2010年，中国风电的总装机容量已达到44733MW，另根据国家“十二五”规划，在今后五年要力争新装机容量超过90000MW，并在2020年力争使中国风电发展不低于1.5亿kW，风电占一次能源的比重约2.2%。以2020年中国风电发展1.5亿kW计算，如年发电小时是2000h，则可发3000亿度电，约1亿t标准煤。因此，风电在中国的前景广阔，相应的叶片涂料也有较大的市场需求。国家863

3、计划也专门有一项支持叶片涂料的国产化。目前，在国内从事叶片涂料研发的企业也比较多，很多涂料企业瞄准了这一新兴领域，欲大有作为，但叶片涂料不同于一般的涂料，性能要求较高，而目前叶片涂料多以进口为主，并主要由几家国外企业垄断。国内涂料企业目前大多处于一种摸索开发阶段，有些涂料企业甚至对叶片涂料所要求的性能还没有深刻认识的情况下就盲目上马研发，导致一些工程技术人员疲于应对研发中出现的各种问题，特别是在传统思维的影响下，一些涂料工程师以一般的防护涂料的概念在做配方，这样很容易导致日后各种问题的发生。因此，探索出一种研发叶片涂料的新思路，优化叶片涂料的配方，实现一种满足叶片涂料性能要求的配方研发途

4、径迫不及待(参考:中国涂装设备网http://www.chinatzsb.cn)。    通常来讲，叶片涂料的主要性能要求如下:    (1)直升机雨滴测试:高速旋转的螺旋桨下雨点冲击测试，这种测试目前在国内还不能进行，只能在国外测试。    (2)耐候性:环氧叶片直接在太阳光照射下易粉化，达到一定程度时甚至会在高速旋转中断裂，因此叶片涂料作为叶片表面起保护作用的涂层，对耐候的要求自然较高。    (3)柔韧性:高速旋转的叶片受力变形较大，故涂层需要一定的柔韧性防止漆膜开裂、脱落。    (4)耐磨性:旋转的叶片受大气、尘埃甚至是砂砾的高速冲击、刮擦，特别是叶片边缘部位，对耐磨的要求更高

5、。    (5)附着力:底漆要求对玻璃钢叶片附着力较好。....    (6)耐湿热性能:风车通常安装在海洋、草原、高山等潮湿环境。    (7)施工性能:    ①干燥性———叶片涂装有条件的能做到低温烘烤，但有些由于条件限制只能自干;    ②活化期———辊涂或者高压无气喷涂要求在涂装过程中涂料黏度不能有很大的上升;    ③厚涂性———叶片涂层底漆和面漆的干膜厚通常均在80～120μm;    ④打磨性———叶片表面空隙很多，特别是边缘，涂装底漆后通常还打磨、刮腻子填平;    ⑤低VOC———由于叶片涂装的环境，低VOC不仅环保，也有助于施工者的健康。    基于上面的性能要求，

6、目前国内的叶片涂料体系主要有聚氨酯涂料、聚脲涂料、硅氟类涂料。其中硅氟类涂料通常也是做成双组分的，借助与异氰酸酯的交联形成聚氨酯结构的涂膜，在这3种涂料体系中，又以聚氨酯涂料的使用最为普遍，最为市场所接受，3种类型的涂料的性能比较如表1。表13种风电叶片涂料的主要性能比较    从表1可见，聚氨酯涂料的性价比最高，这也是目前市场上最流行的叶片涂料是聚氨酯体系的主要原因。....    1·实验部分    1.1实验原料    羟基丙烯酸树脂、特殊改性丙烯酸树脂:荷兰产;异氰酸酯固化剂:柏斯托;二氧化钛:杜邦;沉淀硫酸钡:杭州利澳化工有限公司;轻质碳酸钙:上海一环化工有限公司;炭黑:卡博特

7、;紫外光吸收剂:巴斯夫;分散剂:毕克化学;气相二氧化硅:瓦克化学;玻璃粉:广东南海;尼龙粉:德国产;纳米三氧化二铝:山西;催干剂:气体化工;消泡剂、流平剂:瓦克化学;二甲苯:、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯:工业级市售(参考:中国涂装设备网http://www.chinatzsb.cn)。    1.2实验仪器    磨耗仪5151:美国TABER公司;QUV测试机:美国Q－LAB公司;刮板细度计:Sheen公司;黏度计(NK－2#)、