海上风电塔架防腐蚀涂料研究现状
2017-02-15 11:33:05
作者：时士峰,徐群杰,云虹,潘红涛 来源：腐蚀与防护
风力发电的大力发展，带动了风力发电装备用防腐蚀涂料的发展。目前风力发电防腐蚀涂料市场中，丹麦的赫普（HEMPEL）塔架涂料市场占有率最高，另外还有挪威的佐敦（JOTUN）、荷兰的阿克苏诺贝尔（AKZO-NOBEL）以及美国的PPG等。国内做风电防腐蚀涂料的企业主要有中远关西、金鱼、普兰纳等。
涂料的类型主要是富锌涂料和聚氨酯涂料，它们具有较高的品质和耐久性，但海上风电苛刻的腐蚀环境，要求不断提高其综合性能以更好的满足海上风电防腐蚀的需要。
1.1 富锌涂料
ISO12944中指出C4和C5环境中钢结构防腐蚀推荐使用富锌底漆，因此富锌底漆在风力发电中具有广泛应用。富锌涂料分为无机富锌涂料和有机富锌涂料，有机富锌涂料最常用的是环氧富锌涂料。
20世纪末，随着环境保护越来越受到各国的重视，各种水性富锌底漆不断涌现。徐亮等在常见的水性无机硅酸盐富锌涂料中添加适量的硅丙乳液及碳纳米管，制成了性能良好的无机-有机复合水性富锌涂料。胡涛等利用气相二氧化硅表面活性高、分散性能良好的特点将其加入到环氧富锌涂料中，研究表明其能有效防止涂层中颗粒的团聚，使涂层表面更均匀、平整，同时还能有效提高涂层的附着力，大大增强了环氧富锌涂料的防腐蚀性能。傅晓平等制备了环氧富锌聚苯胺杂化金属重防腐蚀水性涂料，对比检测证明其具有优异的防腐蚀性能。
1.2 聚氨酯涂料
聚氨酯涂料中的丙烯酸聚氨酯面漆是20世纪90年代发展起来的一类新型涂料，以装饰性和防腐蚀性兼备的优点被广泛用于海上风电塔筒的防腐蚀面漆。海洋大气中Cl-含量很高，而在含有Cl-的潮湿环境中丙烯酸聚氨酯涂层会加快失效，另外长期的紫外线照射会使重防腐蚀涂料老化、变质以致失去防腐蚀能力。
海上风电用面漆需具备耐候性高、耐海水性好和防海洋微生物附着等特性。国内外学者为提高丙烯酸聚氨酯涂料的综合性能进行了大量研究。
Krishnan成功合成了具有互穿网络结构的室温固化型环氧-丙烯酸-聚氨酯高性能防锈涂料，具有优异的耐腐蚀性、耐候性和保光保色性，兼具底漆和面漆双重功效。S.S.Pathak等用有机硅MTMS和GPTMS改性水性聚氨酯涂料，增强了水性聚氨酯涂料的弹性和机械应力，使其适用于海洋领域。
陈俊等制备了室温固化水性双组分氟丙烯酸-聚氨酯清漆，其具有优异的耐水和耐老化等性能，可以广泛使用在钢结构等对涂料要求苛刻的场合。
纳米防腐蚀涂料具有性能优异、制造方便、价格相对低廉等一些其他材料所无法比拟的优点，在选择防腐蚀措施时成为优先考虑的对象。高丽君等制得丙烯酸酯类聚氨酯/蛭石纳米复合材料，综合性能较纯丙烯酸酯类聚氨酯显著提高。周树学等通过共混法制得了KH570改性纳米SiO2丙烯酸聚氨酯涂料，综合性能显著提高。毛晨峰等制得了金红石型纳米TiO2改性丙烯酸聚氨酯涂料，该复合材料能有效地屏蔽紫外线，提高材料的抗老化和防腐蚀性能。Saha等将球状的纳米TiO2用来改性聚氨酯泡沫，大大提高了聚合物的力学性能和防腐蚀性能。
1.3 其它涂料
天冬氨酸酯涂料、高性能氟碳涂料、聚硅氧烷涂料的出现为海上风电设备的防腐蚀提供了新的涂装方案，通过合理设计可以满足海上风电防腐蚀的要求，但是存在价格高、施工要求高等缺点，还有待进一步改善。
结束语
海上风电防腐蚀涂层是以多道涂层组成的一个完整的防护体系来发挥防腐蚀功能的，而目前对涂料的改性研究大都只是针对某一种涂料在基材上的性能进行改性，对海上风电的腐蚀与防护进行系统研究的还很少。对于我国来说，海上风电腐蚀防护基础薄，方案少，运行中的风电防腐蚀涂料几乎全部为进口或国外品牌，导致风电投入大、成本高。另外由于涂装环境的限制和沿用传统涂装工艺等原因，涂料浪费大，污染严重，与风能环保属性不符。
缓蚀剂因具有工艺简便、成本低廉、适用性强等特点而被广泛用于金属腐蚀防护，将缓蚀剂加入涂料中可以提高涂料的防腐蚀性能，纳米材料因其特有的光学效应，能有效地抵御紫外线照射对有机高分子涂层的降解作用，从而有效改善涂层的防腐蚀性能。应用缓蚀剂和纳米材料的优点对现有防腐蚀涂料进行改性优化，可以全面提高涂料的综合性能，有望对海上风电提供更好的腐蚀防护。
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