风电叶片应该怎么防腐？

　　风电叶片作为发电风机的重要组成部分，是确保其在恶劣的环境下长期、稳定运转的关键所在。为实现风电叶片长期稳定运转，需要在叶片上涂装防护涂层使得叶片具备优良的耐候、耐磨、防污等性能。

　　不同环境对风电叶片防护涂料的要求不一样，主要有两种：

　　1)内陆用防护涂料。目前90%以上的风电机组都是在陆上工作，所处的工作环境往往光照强，风沙及温差大，比如我国西部地区。这就要求叶片防护涂料必须具有优异的耐候性、耐冲击性、耐磨性及高低温柔韧性。此外，这些地方冬季往往比较寒冷，雨雪天气较多，叶片覆冰严重影响了发电效率，并且会大大缩短叶片的使用寿命，因此防覆冰性能也是一个很重要的指标。

　　2)海上用防护涂料。海洋拥有巨大的风力资源，未来的海上风电将会成为发展最为迅速的新能源技术。我国海上风电正在处于快速发展中，如在建的上海东海大桥和临港海上风电场将会引领我国海上风电的发展。因为受到海洋环境的影响，海上风电防护涂料除需具有优异的耐候性及高低温柔韧性外，还需要极佳的防腐性能。此外，优异的防覆冰性也是必不可少的。

 

　　无论是内陆用防护涂料，还是海上用防护涂料，与基材优异的附着力、耐化学介质及耐雨蚀性能必不可少。叶片前缘部位是叶片最薄的地方，通常为曲面，最容易受到风沙磨损及雨蚀损坏，大型叶片的前缘防护是一项非常重要的工作，直接决定了叶片的使用寿命及工作效率。传统上采用在叶片前缘贴膜的方法对其进行防护，但是在叶片运行中会产生空气湍流及许多噪音，且很容易遭受紫外线损伤，此外贴膜的二次维护也十分困难。国外对此部位的防护非常重视，目前均采用涂料进行保护，因此风电叶片的防护涂料需要具备诸多优异的性能，才能延长叶片的使用寿命并提高工作效率。树脂是影响叶片涂料的最主要因素，对于树脂的研究，国内外已经进行了许多工作，目前可应用于风电叶片的树脂主要有聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、有机硅树脂及环氧树脂。

　　聚氨酯材料

　　聚氨酯树脂具备优良的耐油耐磨性、耐化学药品性、较强的附着能力，故由其所制的涂料已最广泛地应用在风电叶片上。风电叶片涂料耐候性能要求极高，在利用聚氨酯配制该涂料时，以脂肪族或脂环族的多异氰酸酯为宜，避免选用易泛黄的芳香族类。

　　在当前风电市场上，溶剂型涂料占据了主导地位，但低挥发性有机化合物(VOC)、环保的高性能水性聚氨酯涂料显然更加符合风力发电“绿色能源”这一概念。水性聚氨酯涂料将成为风电叶片涂料的一个重要的发展方向和研究热点。随着风电叶片涂料技术的不断发展，工艺技术的不断推陈出新，水性聚氨酯涂料势必将在风电叶片涂料上占据一席之地。

　　氟聚合物材料

　　风电叶片普遍面临三个问题：冰粘附和冲击、昆虫的累积、沙和水滴的侵蚀。有机氟涂料拥有许多特异的性能，如良好的化学稳定性、耐候性、耐热耐寒性、耐辐射性，另外含氟聚合物表面能低，具有疏水疏油的特点，优异的自润滑性能与低摩擦性能，这些特性与风电叶片涂料的性能要求不谋而合。

　　鉴于有机氟改性过的树脂与底材的附着能力欠佳，故含氟聚合物作为风电叶片涂料的面漆较为合适。

　　由于氟碳涂料价格昂贵，研究一种性能更为优异且成本低廉，又能常温固化的含氟涂料势在必行，可以预见，这类涂料的诞生将推动风电叶片涂料的发展乃至整个风电行业的大步前进。

　　聚丙烯酸酯材料

　　丙烯酸树脂涂料因其耐候、耐光、耐腐蚀性能优异，粘接性好，对底材的附着能力强，已在各个领域得到广泛应用。但该树脂耐水、耐溶剂性能相对较差，且不耐磨，所以一般将丙烯酸树脂作为风电叶片涂料的底漆使用。

　　利用有机氟改性丙烯酸酯，改性后的涂料不仅保持了原有的丙烯酸酯的特性，还提高了涂层的耐候性、抗污性等。在国外，氟代丙烯酸酯聚合物已经成功地用作桥梁、建筑、汽车等耐候性要求较高的外用涂料，能否将该类聚合物引入到风电叶片涂料上是一个值得探讨和研究的问题。

　　其它材料

　　聚天门冬氨酸涂料是近几年新兴的高性能双组份涂料，耐黄变，性能稳定。拜耳公司用聚天门冬氨酸酯作为聚脲的面漆或以单一的防腐涂层形式应用在风电叶片上，涂膜表干3h,具有极佳的防腐耐磨性能。有机硅涂料具备优良的耐候性、耐高低温性、抗水性、耐沾污等性能，已广泛应用于建筑、航天等领域。

　　环氧树脂涂料具备较高的粘接力，耐候性较强，防腐性能卓越，通过添加纳米无机材料对环氧树脂涂料进行改性，可以提高涂层的耐磨及防腐能。有研究发现，在环氧涂料中添加纳米级二氧化硅颗粒得到超疏水涂料，将该涂料应用在风电叶片基材上，结果涂层表面接触角可达到152°，且具备较强的紫外线耐受力。

　　除添加无机纳米材料外，直接涂抹无机薄膜作为防护涂层也能对叶片起到保护作用。此外，膜厚和抛光条件对涂膜性能也有影响。

 

　　结束语

　　现如今，居高不下的维修成本，是大力发展风力发电的绊脚石。研究一种经济高效的叶片涂料已成为推广风电产业发展的一个亟待解决的问题。风电叶片防护涂层材料的研发不局限于单一的某种材料，几种树脂的配套使用或通过改性可使涂料性能更趋优异，合理搭配聚氨酯、有机氟、丙烯酸类等聚合物，特别是利用有机氟改性有助于获得性能全面的叶片涂料。当前，我国的风电叶片涂料大部分还依赖进口，但相信随着研究的不断深入，综合性能优异的国产风电叶片涂料的问世指日可待，这对于促进风电的产业发展，提高国产风力机组在国际市场的竞争能力，实现我国风电设备制造的国产化意义重大。