内陆风电叶片涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 大力发展风力发电产业，将取之不尽、用之不竭的风能转变为电能，从而减少对石化能源的依赖、减少温室气体排放、保护环境，已成为世界各国发展低碳经济的重要选择。我国风电产业起步较晚，但发展迅速。据统计，2009年我国风电新装机容量为13803万kW，2010年底将达到4000万k W，增长率连续6年超过100%，位列世界第1，累计装机容量位列全球第2。我国风能资源丰富，仅陆上的风能储量就约有238亿kW，开发潜力巨大。按照我国风电发展规划，预计到2020年，风电总装机容量将达到2亿kW。随着风电机组单机容量的不断扩大，风机叶片的长度由原来的20m增加到50m左右，制作叶片的材料也由原来的不饱和聚酯发展到现在的环氧树脂玻璃钢，使用寿命要求达到20年以上。环氧树脂具有优异的粘结性，冲击韧度可达255k J / m2，防腐性能好，但耐候性能差。我国内陆风场大多位于西北及北部高原地区，由于海拔高、紫外线照射强、温差大、风沙猛烈，再加上风电叶片运转过程中叶尖的线速度较高（可达80m / s），空气和砂尘对叶片的磨擦较大（磨损率是一般行驶中汽车的5 ～10倍），极端恶劣的气候环境极易对叶片表面造成损伤，因此，必须对叶片进行有效地涂装保护。目前，国内成功用于风电叶片保护的涂料有双组分溶剂型聚氨酯涂料、双组分聚天门冬氨酸酯涂料、双组分水性聚氨酯涂料[1]。其中，双组分溶剂型聚氨酯涂料技术成熟、价格较低，但溶剂含量高、环保性欠佳，在使用过程中受到限制；双组分水性聚氨酯涂料则集高性能与环保于一身，代表了水性风电涂料的发展方向，但受施工环境的制约和市场认知度的影响，目前尚处于起步阶段。本文选用聚天门冬氨酸酯、脂肪族异氰酸酯固化剂、m〔异氰酸酯基（- N C O）〕: m〔胺基（- N H）〕=11:1配漆为主要成膜物质，在功能颜填料和助剂的配合下，制备成一种具有高固含量、快干性、低温反应性、一次施工厚膜性、高附着力、高延伸率、高强度、高耐磨、高耐候、高耐风雨砂蚀等性能的风电叶片保护涂料。一、双组分聚天门冬氨酸酯风电叶片涂料的配方及工艺1基本配方双组分高固含聚天门冬氨酸酯风电叶片涂料的基本配方，见表1。注：配漆中m（-NCO）:m（-NH）=11:1。2制备工艺双组分高固含聚天门冬氨酸酯风电叶片涂料的制备工艺为:①纳米S i O2预处理，将适量溶剂与纳米SiO2的15%硅烷偶联剂KH-560混合均匀，加入纳米S iO2，高速分散3 ～4h，制成纳米S i O2浆;②A组分的制备，将拜耳Desmodur N3390和拜耳DesmodurN3800按比例称量、混均、包装;③B组分的制备，将拜耳Desmophen NH1520与拜耳Desmophen NH1420混合均匀，加入混合溶剂、助剂、颜填料等，高速分散均匀后再研磨至细度小于等于30m，加入流变助剂，搅拌均匀、过滤、包装。3性能检验将A、B组分按比例配漆，加入稀释剂调整涂料至喷涂粘度，施工固体含量约70%左右，试板喷涂干膜厚度为300m，常温养护7d，干燥后进行性能测试，检验结果见表2。二、有关双组分聚天门冬氨酸酯风电叶片涂料的讨论1树脂的选择聚天门冬氨酸酯是一种含有空间位阻基团的脂肪族仲二胺，通常是由不同结构的脂肪族伯胺与马来酸酐通过曼其尼加成反应而制得。聚天门冬氨酸酯树脂的结构可以用图1表示。图1中X为取代基，表示空间位阻基团，采用不同结构的取代基X可以得到不同反应速率的聚天门冬氨酸酯衍生物。拜耳Desmophen NH1420和拜耳Desmophen NH1520搭配使用，其中，拜耳Desmophen NH1420的取代基X为脂环族化合物，空间位阻效应较强，与六亚甲基二异氰酸酯（H D I）三聚体固化剂的反应凝胶时间约为30min；拜耳Desmophen NH1520取代基X是含有支链的脂环族化合物，与拜耳Desmophen NH1420相比，具有更低的反应活性，与HD I三聚体固化剂的反应凝胶时间可超过1h ,二者的取代基X分别见图2。