风电叶片涂料用树脂研究进展

风电叶片作为风机设备的核心部位,保证其良好运行,既可以提高发电效率,又能降低维护成本.受自然环境的影响,长时间运行的风电叶片往往比较脆弱,尤其是叶片前缘部位,极易受到风沙及雨蚀的损坏,目前最简单有效的方法是使用涂料进行防护.根据风电叶片所处的工作环境特点,提出了对防护涂料的主要要求.介绍了适用于风电叶片防护涂料的基体树脂,包括聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、有机硅树脂和环氧树脂,并分别详细阐述了它们在风电叶片防护涂料方面的国内外研究进展及目前的应用.聚氨酯和丙烯酸聚氨酯树脂是目前使用最多的树脂,在高低温柔韧性、耐磨性及防风沙雨蚀方面表现优异,而氟树脂和有机硅树脂因优异的耐候性和防覆冰性也受到了越来越多的关注,环氧树脂则可以为叶片底漆提供优异的防腐性能和层间附着力.与使用单一树脂相比,针对不同树脂各自的特点,对它们进行合理搭配,制得的配套涂层体系往往可以达到更好的防护效果,这仍然会是今后的主要研究思路.最后指出了目前风电叶片涂料市场的国内外差距,并展望了风电叶片防护涂料未来的发展方向.     

近红外光谱法对聚氨酯面漆的定量分析

选用9种树脂、4种固化剂、2种填料和5种助剂,制备了55个聚氨酯面漆样品,并测定了其近红外(NIR)光谱。在采用优化组合的预处理方法的同时选择合理的谱区范围,应用偏最小二乘法(PLS)分别建立了底漆树脂和固化剂的定量分析模型,其预测结果准确,具有很高的实用价值。这2个模型不仅可对涂料中的有机物进行预测,而且可对涂料中无机填料的含量进行准确预测。     

石墨烯对海上风电叶片面漆及涂层体系性能的影响

考察了石墨烯用量对聚氨酯体系的海上风电叶片面漆及其与环氧改性聚氨酯底漆一起构成的涂层体系性能的影响。结果表明,随着石墨烯用量增加,面漆涂层的耐磨性先提高后降低,光泽则降低,柔韧性、耐冲击性和干燥时间受到的影响不大。对于底、面漆都含有相同的量的石墨烯的涂层体系,随石墨烯用量的增大,结合强度呈现先增加后减小的趋势,钢板的耐盐雾性能得到增强,但耐湿热性、耐人工老化、耐介质等性能受到的影响不大。石墨烯的添加量为0.50%时较为合理。     

石墨烯对海上风电叶片底漆的性能影响研究

通过在涂层体系中添加石墨烯或用石墨烯代替防锈颜料的方法,确定石墨烯在风电叶片底漆中的作用,并明确最佳用量。选用环氧改性聚氨酯体系的海上风电叶片底漆,分别添加不同比例的石墨烯或使用石墨烯部分代替体系中的防锈颜料,研究2种情况下底漆的各项性能。结果表明:石墨烯对底漆耐酸性、耐盐雾性有显著的影响。将石墨烯添加至现有的涂层体系中时,底漆的耐酸性和耐盐雾性随着石墨烯用量的增加呈现先提高后降低的趋势;当使用石墨烯部分替代防锈颜料时,漆膜的耐盐雾、耐酸性明显下降。石墨烯在防腐底漆的使用中,与现有的涂层体系相匹配效果更好,适量添加石墨烯可改善底漆的防腐性能。相反,石墨烯部分替代防锈颜料会降低涂层的性能。     

氧化石墨烯在膨胀型水性防火涂料中阻燃和抑烟作用研究

以水性丙烯酸乳液为成膜物质,钛白粉为颜料,加入不同量氧化石墨烯(GO)纳米粒子作为协效阻燃/抑烟剂配制膨胀型防火涂料,采用大板燃烧法、锥形量热仪和烟密度测试法对其阻燃和抑烟效果进行了研究。结果表明:GO能有效地提高涂料试样的耐燃时间和降低峰值生烟速率(p SPR),当GO添加量为0.025份时(以100份乳液计,下同),试样耐燃时间可以增加59.5%,当添加量为0.125份时试样的p SPR从0.024 m2/s降至0.013 m2/s。结合扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、差热分析(DTA)和红外光谱(FT-IR)等手段对试样炭层的结构形貌进行分析后发现,具有片状结构的氧化石墨烯在涂料受热膨胀过程中会使自身和基体分子链取向,进而在聚合物炭化过程中形成骨架结构增加炭层强度,达到阻燃和抑烟的目的。     

二氧化钛对硅丙乳液防火涂料阻燃抑烟性能的影响

以硅丙乳液为基料,聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)为阻燃体系,分别以金红石型及锐钛型二氧化钛为阻燃协效剂和抑烟剂,配制膨胀型防火涂料。通过TGA、大板燃烧试验与建材烟密度仪对其防火性能做了详细表征和分析,并用照片与扫描电镜观察了炭层的宏观与微观形貌。结果表明:金红石型TiO2对防火涂料的阻燃性能影响显著,当APP为150份、PER为68份、MEL为90份、金红石型TiO2为30份时,防火涂料的耐火时间达到73 min;锐钛型TiO2对防火涂料的抑烟性能影响显著,当添加量为60份时,烟密度等级(SDR)达到19.41。     

耐火膨胀涂料防火性能的模拟分析与验证

简述了耐火膨胀涂料的基本组成和原理.通过有限元分析和涂料样板实验,介绍了耐火涂料在钢结构耐火隔离上所起到的作用,并展望了耐火膨胀涂料所具有的性能优势和在船舶耐火领域的发展应用前景.     

硼酸锌膨胀型防火涂料阻燃抑烟性能的研究

以纯丙乳液为基体,以聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺为膨胀阻燃体系,钛白粉为高温填料,硼酸锌为阻燃抑烟协效剂,制备了钢结构膨胀型防火涂料。通过大板燃烧法与热质量损失分析测试了其热性能,通过建材烟密度箱测试了其烟密度值,用数码照片和扫描电镜观察了炭层的宏观与微观结构。结果表明,硼酸锌的加入提高了钢结构防火涂料的抑烟性能和阻燃性能。当添加18.75份硼酸锌时,烟密度等级仅为10.3,耐燃t为126.3min。     

膨胀型防火涂料施工工艺及对涂层性能的影响

膨胀型防火涂料的施工工艺,对涂层的性能有所影响,主要关注不同施工参数对涂层耐水性、黏结强度、防火性能,及耐水测试之后的黏结强度、防火性能影响。通过施工周期、养护周期、养护温度,实现施工工艺参数的调整。测试结果表明,不同施工工艺对涂层的防火性能无明显影响。延长涂层的涂敷间隔,延长涂层的养护周期,采用高温烘干工艺,会增加涂层的耐水性、黏结强度。因此,在设备允许的情况下,较短施工周期适合选用烘干工艺,较长施工周期可选用常温养护工艺,每天1道的施工方式会使涂层获得更好的综合性能。     

水性聚氨酯防火缓蚀涂料中环烷酸咪唑啉衍生物含量对阻燃缓蚀性能的影响

为了进一步提高水性聚氨酯涂料的阻燃抗蚀性能,以水性聚氨酯乳液为基料,聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)、锐钛型二氧化钛(Ti O2)为阻燃体系,以环烷酸咪唑啉衍生物为缓蚀剂,配制成膨胀型防火缓蚀涂料。采用大板燃烧法、HTC-1热重分析仪对涂料的性能进行了表征;通过Hitachi-S4700扫描电镜(SEM)分析了涂炭层的微观结构;通过CS350电化学工作站测量了其极化曲线和电化学阻抗谱。结果表明,环烷酸咪唑啉衍生物的含量对水性聚氨酯防火缓蚀涂料的阻燃缓蚀性能影响显著:含有12.5%APP,3.8%PER,7.4%MEL,2.2%Ti O2,3.2%环烷酸咪唑啉衍生物时,涂料的耐燃时间可达到59 min,缓蚀效果较佳,原因是环烷酸咪唑啉衍生物通过与基料的良好混合,降低了基料对缓蚀剂的掩蔽作用,形成了一定的空间交联结构,提高了成炭强度和隔热能力,进而提升了涂料的阻燃缓蚀性能。