風力發電機是將風能轉換為機械功，機械功帶動轉子旋轉，最終輸出交流電的電力設備。風力發電機一般有風輪、發電機(包括裝置)、調向器(尾翼)、塔架、限速安全機構和儲能裝置等構件組成。
海上風力發電機塔筒用濕固化富鋅底漆
在全球低碳經濟不斷發展的背景下風力發電作為一種取之不盡的清潔能源已成為當前世界各國競相發展的新能源［1］截至2008年底全球風電裝機總容量為121188MW風力發電量超過總發電量的1.5%我國2008年風力發電裝機容量增長超過100%總裝機容量超過12000MW成為亞洲第一世界第三的風電大國我國10m深近海的風能資源約1億kW30m深近海的風能資源約4.9億kW風能的量值是陸上風能的3倍海洋風力發電正在逐步成為主要發展方向風電機組主要由葉片傳動系統發電機儲能設備塔筒電子系統等組成其中塔筒所處的環境最為惡劣同時處于海洋大氣區飛濺區潮差區全浸區和海泥區之中［2］塔筒又起支撐固定整個風電機組的作用對防腐性要求最高由于風電機組投資昂貴一次安裝需運行幾十年且其高度在30m以上一次小小的維修也免不了使用船舶或直升機往往因風浪大不易靠近造成維護維修成本很高如果防腐處理不到位風力發電機組會很快報廢因此涂層設計通常要求達到15a基本不需維修的水平傳統海洋環境鋼結構防腐底漆為無機富鋅底漆或環氧富鋅底漆多組分混合使用對溫度及底材表面處理要求較高
合成了一種單組分聚氨酯樹脂并添加鱗片狀鋅粉配制出一種單組分濕固化富鋅底漆有優異的施工性低溫固化性和耐腐蝕性可取代傳統富鋅底漆用于高防腐要求的風電機塔筒
1實驗部分
1.1原材料
E-12環氧樹脂殼牌間苯二甲酸工業級北京燕山石化己二酸工業級遼陽石油化工公司2-甲基-13丙二醇工業級中國臺灣三羥甲基丙烷工業級無錫百川化工鈦酸正丁酯分析純上海試劑廠醋酸乙酯醋酸丁酯環己酮二甲苯甲苯二異氰酸酯（TDI）德國拜耳片狀鋅粉北京北礦鋅業苯甲酰氯南通新盛化工4-乙基-2-甲基-2-（3-甲基丁基）-13惡唑烷分析純Aldrich鐵鈦粉無錫萬達有機膨潤土SD-2海名斯
1.2聚酯樹脂的合成
在四口燒瓶中加入一定量的2-甲基-13丙二醇三羥甲基丙烷及二甲苯攪拌依次加入間苯二甲酸己二酸鈦酸正丁酯通CO2并逐步升溫至
140~145℃回流后以10℃/h升溫至200℃在200℃下保溫2h回流脫水再以10℃/h升溫至225℃繼續保溫回流脫水待酸值小于4mgKOH/g時冷卻到80℃加入其余溶劑攪拌過濾出料聚酯樹脂技術指標黏度在0.8~2Pas羥基含量為3.6%
1.3環氧改性聚氨酯樹脂的合成
在燒瓶中加入質量分數為25%的E-12環氧樹脂溶液自制聚酯樹脂升溫至125℃開始共沸脫水再升溫至140~145℃脫水完成后冷卻至45℃加入TDI攪拌30min緩慢升溫至90℃保溫3h后冷卻到45℃加入質量分數為0.05%的苯甲酰氯攪拌過濾出料密封貯存
1.4涂料的制備
依次往容器中加入一定量的丁酮甲苯磷片狀鋅粉鐵鈦粉膨潤土高速攪拌均勻加入適量脫水劑4-乙基-2-甲基-2-（3-甲基丁基）-13惡唑烷密閉貯存24h待水分完全脫除后加入聚氨酯樹脂攪拌均勻過濾包裝
2結果與討論
2.1樹脂的選擇
本試驗采用高分子環氧樹脂柔性聚酯樹脂與TDI反應合成的濕固化聚氨酯樹脂為基體樹脂由于該樹脂的分子鏈上帶有環氧-NCO等極性基團與金屬基材結合具有良好的滲透性和附著力樹脂固化后形成的聚脲結構使涂膜具有良好的強度耐磨性屏蔽性和耐化學介質性又因濕固化聚氨酯樹脂的固化機理是靠分子鏈的-NCO基團和空氣中的水分反應交聯生成具良好濕附著力的聚脲結構能除去金屬基材表面微量的水分解決了一般涂料在潮濕表面附著力差的缺點提高了涂膜的防腐性能尤其在空氣濕度大的沿海環境下作用非常明顯濕固化聚氨酯樹脂的另一個優點是具有良好的低溫反應性能甚至在-10℃仍可固化而傳統的環氧富鋅底漆在5℃以下就基本停止反應
2.2防銹顏料的選擇與添加量
目前市場上的富鋅涂料多以球狀鋅粉為防銹顏料其球鋅之間是以點接觸的形式來傳輸電子電流導通性能差［3］為了保證涂層的導通性和使用壽命料漿中鋅粉的用量通常高達80％以上這樣高的PVC值導致涂層結構的多孔性孔隙度大屏蔽性差本試驗采用鱗片狀鋅粉其片之間是面接觸大大提高了電流導通性能經檢測當鋅含量在70%時使用鱗片狀鋅粉的濕固化富鋅底漆體積電阻約104Ωm而傳統環氧富鋅底漆體積電阻約106Ωm兩者相差100倍試驗還發現濕固化富鋅底漆中鱗片狀鋅粉的用量降低到40%其體積電阻無明顯變化說明低鋅粉含量仍能夠保證涂層良好的電化學保護性能由于鋅粉價格比較昂貴因此通過在涂料中適當拼混其它較為廉價的防銹顏料（如鐵鈦粉等）可以大幅度降低成本同時不影響防腐性能
本試驗所用鱗片狀鋅粉的粒徑為15μm厚度在0.1μm左右
2.3助劑的選用
2.3.1防沉劑的選用
本試驗所用的鱗片狀鋅粉密度小僅為球鋅的1/3在料漿中懸浮性好但長期貯存仍會出現軟沉淀現象加之配方中另外使用了鐵鈦粉等密度大的顏料所以必須使用防沉劑常用的防沉劑包括有機膨潤土氣相二氧化硅聚酰胺蠟等試驗表明在配方中使用具有高分散性的有機膨潤土SD-2效果較好且使用方便無需研磨直接添加后通過高速分散即可滿足細度要求貯存一個月后涂料無分層及沉淀現象而采用聚酰胺蠟防沉效果不是很明顯采用氣相二氧化硅后觸變嚴重施工時涂膜容易產生氣泡和針孔
2.3.2除水劑的選用
本試驗中的成膜物質是濕固化聚氨酯樹脂其貯存穩定性較差這是因為在貯存過程中-NCO基與空氣溶劑中微量的水分反應而膠化尤其用于生產
色漆時顏料粒徑很小形狀不規則表面積表面能大顏料表面通常會吸附少量水使涂料難以長期保存這使濕固化聚氨酯色漆始終得不到大規模地推廣應用因此必須采用干燥的顏料粉同時配用除水劑才能保證涂料的貯存穩定性常用的除水劑主要有甲苯磺酰異氰酸酯原甲酸乙酯唑烷分子篩等
甲苯磺酰異氰酸酯的價格貴用量大大大提高了產品的成本原甲酸乙酯與水反應產生醇小分子醇會與濕固化聚氨酯樹脂反應降低涂膜的交聯密度分子篩僅是吸收水分而不是與水分反應水分仍然殘留在體系中并慢慢釋放出來導致凝膠本試驗中采用4-乙基-2-甲基-2-（3-甲基丁基）-13惡唑烷作為除水劑唑烷可優先于-NCO基與水快速反應不產生CO2氣體加入濕固化聚氨酯體系中可改善漆膜的耐腐蝕性耐化學品性
2.4濕固化富鋅底漆與傳統富鋅底漆防腐性比較
將制備的濕固化富鋅底漆與傳統富鋅底漆進行耐MEK擦拭和防腐性的試驗
顏料有機膨潤土SD-2為防沉劑4-乙基-2-甲基-2-（3-甲基丁基）-13惡唑烷為除水劑研制了一種單組分的濕固化富鋅底漆該涂料施工方便直接與空氣中的水分反應固化成膜可解決傳統環氧富鋅底漆易沉淀在冬季低溫下固化難的問題對底材表面處理要求較低且具有優異的防腐性能適用于高防腐要求的海上風力發電機塔筒
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