中国能源资讯网记者2月9日获悉，厦门双瑞船舶涂料有限公司日前公开了一项发明专利“一种风电叶片防覆冰水性聚氨酯面漆及其制备方法”。本发明提供的风电叶片防覆冰水性聚氨酯面漆具有高强度、高柔韧、高耐磨和防覆冰特点，具有巨大的国产替代潜力。
近年来，人们低碳环保意识逐渐增强，风电技术在相关低碳环保政策支持下得到了迅速发展。风电叶片作为风力机组核心零部件，占总制造成本的三分之一以上。但是，风电机组运行环境恶劣，风电叶片面临如紫外老化、高强度机械冲击和覆冰等侵蚀，导致其使用年限和工作效率大幅降低。因此，有效的涂层防护必不可少。
由于高耐候性、高强度和高柔韧性特点，风电叶片防护涂料体系主要采用聚氨酯涂料体系，起初，市场上风电叶片防护涂料以溶剂型溶剂型聚氨酯涂料为主，但随着海上风电的大力发展以及环保政策要求，当前，内陆风电叶片防护仍会使用溶剂型聚氨酯涂料，沿海及海上风电已经采用环保型聚氨酯涂料体系，包括水性聚氨酯涂料和无溶剂聚氨酯涂料，整体上，风电叶片防护涂料向环保型涂料体系发展。因此，风电叶片水性聚氨酯面漆作为环保型风电叶片涂料体系配套产品之一，具有广阔的开发潜力。
然而，由于叶片运行叶尖先速率高，面临沙尘和雨水等环境介质的巨大机械冲击，并且叶片长期暴露在紫外光下。因此，在风电叶片涂料体系中，对面漆性能要求异常严格，特别是力学性能，要求具有高强度、高韧性、高耐磨和高的低温伸长率，而鲜有国产水性树脂原材料可满足要求。另外，部分沿海地区冬季气温低，空气湿度大，风电叶片在低温高湿环境下很容易结冰，降低发电效率，这对面漆防覆冰性能提出了要求。
基于上述，与现有技术相比，本发明有益效果如下：1、本发明提供的风电叶片防覆冰水性聚氨酯面漆以多官能度具有长支链结构的聚多异氰酸酯作为固化剂，采用聚酯树脂改性聚氨酯树脂，形成聚酯-聚氨酯交联互穿网络结构。聚酯树脂作为软段，大幅提高了成膜物的柔韧性，羟基丙烯酸酯作为硬段，使成膜物具有优异的强度；此外，固化剂的多官能度和长支链结构进一步改善了树脂的强度和柔韧性。通过对聚酯树脂和羟基丙烯酸酯比例以及固化剂含量的调整，对成膜物的力学性能进行调控，得到高强度和高柔韧的水性树脂体系。
2、本发明在体系中可选择地引入碳纤维，进一步提高涂层的力学性能。碳纤维作为一种二维纳米材料，一方面其具有小尺寸效应，可以填充到涂层内部的空隙中，减小缺陷；另外，碳纤维具有较高的拉伸强度，可以抑制涂层在外应力作用下产生缺陷并扩展，进一步提高涂层的柔韧性和强度，使得本发明提供的风电叶片防覆冰水性聚氨酯面漆在能够适应不同的强度性能指标。
3、本发明在体系中引入蜡乳液，提高涂层的耐磨性和降低涂层的表面张力，实现涂层的高耐磨和防覆冰功能。蜡颗粒表面氟原子具有低的表面能，在涂料固化过程中，蜡分子在氟原子作用下，会迁移到涂层表面，从而降低涂层的表面能，使涂层表面更滑爽，从而提高涂层的耐磨性和防覆冰功能。4、本发明提供的风电叶片防覆冰水性聚氨酯面漆，通过聚酯改性聚氨酯树脂体系、碳纤维和蜡乳液的共同作用，得到了表面滑爽、内部纳米增强并交联互穿的涂层结构，使较终产品具有高强度、高柔韧、高耐磨和防覆冰特点。
与现有技术相比，本发明提供的风电叶片防覆冰水性聚氨酯面漆以多官能度具有长支链结构的聚多异氰酸酯作为固化剂，通过构建聚酯-聚氨酯交联互穿网络 结构，并利用碳纤维增强技术，突破涂层力学性能调控技术，得到高强度和高柔韧的涂层；引入蜡乳液，构建低表面能的滑爽表面，赋予涂层防覆冰功能，进一步协同碳纤维增强作用，得到高耐磨涂层。具有高强度、高柔韧、高耐磨和防覆冰特点，具有巨大的国产替代潜力。
资料显示，厦门双瑞船舶涂料有限公司隶属于中国船舶重工股份有限公司，是2004年5月以中国船舶重工集团公司第七二五研究所厦门分部为主体发起组建，是一家具有军工背景的专业从事船舶涂料、海洋工程涂料、工业重防腐涂料、特种功能涂料、水性建筑涂料等产品研发、生产和服务及防腐工程施工的高新技术企业。此外，双瑞为岭澳核电、南水北调工程、杭州湾跨海大桥、文昌卫星发射中心等国家重点工程提供优质产品和服务。
目前，双瑞船舶公司建有国家级博士后科研工作站、福建省海洋防腐企业工程技术研究中心等研发平台，自主研发的船舶涂料通过了中国船级社CCS、英国劳氏船级社LR、DNV-GL和法国BV船级社认证等船级社认证，满足国际海事组织对船舶涂料的标准要求；海洋平台、石化工程、风电等系列工业重防腐涂料分别获得国际及行业认证。公司是国际和国家船舶涂料标准和试验方法标准的重要编写单位，参与制定国际标准超过8项。
