风机叶片涂料是风电项目建设中的一个环节，与整个风电产业类似，风机叶片涂料也存在着国产化程度低、相关标准规范缺失，以及对于国内腐蚀环境适应性有待提高等问题。

2009年，国家科学技术部“863”计划启动了“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”项目。该项目明确提出要研发高性能多用途叶片保护涂料体系，提高叶片耐紫外老化、耐风沙侵蚀以及耐湿热、耐盐雾腐蚀能力，适应我国南北方不同极端气候条件下风电场使用需求，保证风轮叶片20年的设计使用寿命。北京红狮漆业有限公司等承担了该项目的研发和生产工作，现就研制的高性能风机叶片涂料体系情况进行介绍。

目前，国内风机叶片防腐体系尚没有统一的参考标准，这是由于风机叶片的构成和其特殊的运行状况造成的。风机叶片由玻璃纤维复合材料构成，而耐腐蚀标准ISO9223、ISO12944等适用的底材均为金属，不能直接参照。由于风机叶片多处在非常严酷的腐蚀环境下，并且常年高速旋转，叶尖的线速度常超过70m/s，出现的腐蚀状况有别于钢结构，这在各风电场的实际运行中可以清楚看到。一般来说，风机叶片除遭遇失光、粉化之外还有风蚀、污染、磨损、脱落、撕裂等现象。风机叶片的腐蚀环境存在如下特点：紫外线照射强烈，承受强风、风沙、沙尘、冰雹等冲击和磨损，受到-30～50℃温度变化的腐蚀、南方或沿海地区的高湿度及强盐雾腐蚀等。

我国风能比较丰富的地区多集中在西北、华北、东北及沿海等地。这些地区的风场与国外风场不同，尤其表现在温差大、风沙多、地理环境复杂，某些地区又多酸雨和工业大气。因此，直接采用国外生产的风电叶片涂料难以满足国内实际风场的需求。由此可见，自主开发适合我国国情的高性能风机叶片涂料势在必行。

在“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”的项目中，要达到项目要求的叶片性能，相关叶片涂料应达到相应的指标要求：附着力≥5MPa;自然表干8h，40℃烘干3h;耐磨性500g/500转≤20mg;耐盐雾≥2000h，无脱落，附着力保持80%;耐砂尘试验满足GB2423.37-89标准要求。这些指标仅仅是该项目对风机叶片涂料的基本要求，要确保产品质量稳定、施工正常，确保叶片的使用寿命，还需对涂料及配套体系的性能做进一步的细化，将在后文详细说明。

高性能风机叶片涂料体系的确定

由于现阶段水性体系与溶剂型体系在性能上还存在一定的差距，在应用过程中存在各种不利因素的影响，具有一定的不确定性，因此，风机叶片涂料的选择主要围绕溶剂型体系展开。一般来说，聚氨酯漆以其良好的综合性能以及各国的成功使用经验，可以作为风能叶片涂料的面漆使用;而氟碳涂料以其优异的保光保色性和防腐性能成为防腐蚀面漆上佳选择。因此，项目综合考虑各种因素，确定以下2个研发方向。体系1，采用最为成熟的聚氨酯为面漆，具体的配套为：大缝腻子+针孔腻子+聚氨酯底漆+改性聚氨酯面漆;体系2，氟碳体系：大缝腻子+针孔腻子+聚氨酯底漆+改性氟碳面漆。

但是，普通的丙烯酸聚氨酯面漆不能用于风能叶片涂装，因为风能叶片涂料需要有足够的强度和韧性、优异的耐磨性、耐冲击性、耐介质性、耐盐雾性和耐老化性能。因此，项目在研制过程中通过对丙烯酸聚氨酯面漆进行改性，可有效地提高涂料的韧性、强度、耐磨性能、耐冲击性能和层间附着力。

氟碳面漆顾名思义使用了含氟树脂的涂料，氟树脂中具有键能非常高的C-F共价键。一方面，氟原子屏蔽了与碳键间的正电效应，使漆膜具有较小的聚合能和低表面张力;另一方面，氟原子和碳碳键形成一个螺旋型结构，具有屏蔽作用，保护碳碳键免受紫外线和化学品腐蚀。根据所用含氟单体的不同，常用的常温自干型氟树脂分为三氟树脂和四氟树脂2种，其中，三氟树脂分子中的C-Cl键(键能较小)会使氟碳树脂的各项性能降低，而四氟树脂采用四氟乙烯单体，分子中是全氟链段，比三氟树脂具有更好的抗老化性能。根据与含氟单体共聚的单体不同，氟树脂又分为乙烯基脂类和乙烯基醚类2类。与含氟单体在合成时，由于乙烯基醚类比乙烯基酯类具有更好的交替排列性，因此结构更加规整，耐老化性能也更强。基于上述原因，项目研制时采用四氟醚类树脂，不但避免了C-Cl键的不利影响，还使分子结构更加规整有序，从而大大提高了漆膜的性能。