水性风电涂料将成为风电叶片应用主角

添加时间：2014-04-21 11:17:22 来源：中国纺织报

         近日，世界风能协会发布了2013年亚洲地区风机叶片产能报告。根据数据显示，2009～2013年间，中国风电叶片的需求量在7000片左右，而2014~2020年的需求量将达到50000片。中国风电叶片产业的迅速升温，同时也带动了产业用行业相关产业链条的发展，风电叶片涂料就是其中之一。
         目前，风电叶片大多数采用环氧玻璃钢或不饱和聚酯玻璃钢作为主要成膜材料，随着对大型叶片需求的逐渐增加，环氧玻璃钢叶片成为当前市场的主流。如何最大程度地减少外界侵蚀将是决定叶片实际使用寿命的关键因素，而使用能够最直接有效保护叶片本身的涂料成为目前唯一的选择。 
        国内风机叶片涂料市场呈现多元化
        我国风机叶片行业起步较晚，风机叶片用溶剂型涂料曾一度依靠进口来满足市场的需求。不过近年来该行业发展迅速，市场逐渐成熟，已经形成由外资企业、民营企业、研究院所共同引导的多元化经营格局。
        西北永新集团公司与西北师大合作研发的有机氟硅改性弹性聚氨酯脲树脂的合成及新型风电涂料在结构设计和制造工艺上都有创新，在耐磨性、弹性伸长率、附着力、耐冲击性、耐风沙性、耐紫外线辐射等防护性能方面均达到或优于国外风电涂料产品。
        中海油常州涂料化工研究院开发出的风电叶片涂层用耐磨弹性聚氨酯固化剂，是一种耐晒性、耐磨性、力学性以及与复合材料底材附着力兼优的弹性聚氨酯固化剂(EPU固化剂)，与传统HDI三聚体固化的涂层相比，优势明显，同样适合用于风电叶片的保护涂料。
         中远关西涂料化工有限公司研发中心研制出一种风机叶片用水性聚氨酯面漆。该产品的面漆及其配套涂膜的性能指标，是依据日本关西水性聚氨酯面漆的相关指标，并参照目前国际上主流风机叶片产品的性能数据以及我国所处的实际地理和自然环境而设定。
         此外，拜耳材料科技(中国)有限公司、中航百慕新材料技术工程股份有限公司、上海玺彩实业有限公司等同样推出了性能优良的溶剂型风电叶片涂料产品。
标准欠缺及高损耗难题仍待解决
        我国的风场一般位于风沙较大的“三北”地区或者是近海及海上地区，这是两种完全不同的环境，对叶片涂料性能的要求差异极大，从目前的发展情况来看，第一种使用环境在我国目前占主导地位。高效的防护效果取决于防护涂层的设计、表面处理、涂装工艺、涂料质量及涂层质量的控制等。
         然而，目前国内风电叶片用溶剂型涂料仍旧面临着高损耗的技术难题。中远关西涂料化工有限公司副总工程师刘会成表示，风电叶片涂料首先要有抵御紫外光对树脂侵害的作用，其次要经受得住风沙、浮尘以及雨雾等对基材的侵蚀。如果说第一种是属于化学性的防护，那么第二种相对于第一种预防护难度要大得多，因为风电叶片正常运转过程中叶尖线速可达80米/秒，风中含有的沙粒或水滴会对叶片表面产生强烈的冲击，如果叶片涂料耐砂蚀或雨蚀性能不佳，防护涂层将在几年内发生明显损耗，根本坚持不了20年。
        此外，风电叶片涂料涂膜耐风沙标准尚缺失。风电叶片涂料在国内刚刚起步，目前国家有关部门尚未制定权威的叶片涂料涂膜耐风沙标准。由于目前没有风电叶片涂料行业标准，各涂料企业在研发叶片涂料时缺乏明确的技术参照，通常都是依靠自身的理解以及叶片生产商提供的一些要求来制定企业标准，而这些技术指标未必全面、也未必符合我国风场的实际要求。
         水性风电涂料填补国内技术空白
         中国是世界风电叶片用涂料市场增长最快的国家，年产量达到500多万吨，位居世界第二。著名能源咨询公司IHS公司于4月2日发布报告预计，中国今年将超越欧洲，成为全球风能行业最大市场。IHS公司报告中指出，虽然目前溶剂型风电叶片涂料仍占市场主导地位，但水性风电涂料显然更符合绿色新能源概念的发展，其“新绿”的特性将助其成为今后风电叶片涂料市场的主角。
        水性环保涂料用水作为分散介质和稀释剂，涂料采用的原料无毒无害，因此该涂料也无毒无污染。水性环保涂料与溶剂型涂料的最大区别在于使用水作为溶剂，大大减少了有机溶剂挥发气体的排放。而淡水资源作为最为普遍的资源之一，大大简化了涂料稀释的工艺性。同时该功能新材料非常便于运输和储藏，这些特点都是有机溶剂涂料无法比拟的。
        安徽工程大学材料学院教授沈明指出，水性风电叶片涂料耐水性、耐晒性好，完成涂装后三道复合涂层可以达到220微米，可以使用20年以上，不仅填补了国内空白，也是全球最领先的技术之一。在欧美市场，由于制定了严格的环保标准，已经形成了一条粉末涂料加水性涂料的绿色之路，而国内风电叶片用水性涂料应用比例还较低，不过在政府和行业的推动和支持下，也有着非常广阔的发展前景。
        但沈明教授同时也认为，叶片用水性涂料的道路并没有想象中的那样好走，其中还面临着诸多问题，首先是成本的增加，一是涂料生产及涂装设备的更新换代，二是原材料成本的上升。其次，水性涂料涂膜硬度以及耐风沙紫外线的侵蚀能力仍待加强，怎样使水性风电叶片涂料满足中国气候特征的需要，都是涂料企业需要解决的问题。