風(fēng)電葉片普遍面臨三個(gè)問題：冰粘附和沖擊、昆蟲的累積、沙和水滴的侵蝕。Parent、Olsen均建立了一種葉片動(dòng)態(tài)加熱的除冰系統(tǒng)從而防止冰的粘附，但這種方法僅能“治標(biāo)”，而且添加熱力系統(tǒng)增加能源消耗。由于親水的涂料會(huì)增強(qiáng)冰的粘附，Dalili等建議應(yīng)當(dāng)選擇一種低表面能、疏水的涂料從根本上解決上述難題。

 

       氟原子半徑小、電負(fù)性大，有機(jī)氟聚合物中含有F-C鍵，鍵能高達(dá)515 kJ/mol,兩個(gè)氟原子的范德華半徑之和為0˙27 nm,基本上可將C-C鍵完全包圍而不露出一點(diǎn)空隙，從而使得任何基團(tuán)或者原子都無法進(jìn)入破壞C-C鍵，這種屏障的效果使得有機(jī)氟涂料擁有許多特異的性能，如良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性、耐熱耐寒性、耐輻射性，另外含氟聚合物表面能低，具有疏水疏油的特點(diǎn)，優(yōu)異的自潤(rùn)滑性能與低摩擦性能，這些特性與風(fēng)電葉片涂料的性能要求不謀而合。

 

       鑒于有機(jī)氟改性過的樹脂與底材的附著能力欠佳，故含氟聚合物作為風(fēng)電葉片涂料的面漆較為合適。

 

       傳統(tǒng)氟樹脂以聚偏氟乙烯(PVDF)為代表，PVDF涂料戶外的使用壽命可達(dá)20年以上。盡管具備優(yōu)良的耐候性、韌性好、耐粉化等特點(diǎn)，但由于PVDF涂料的涂敷需要經(jīng)過高溫烘烤，加工過程稍顯繁瑣。

 

       日本旭硝子公司1982年推出的Lumiflon產(chǎn)品，即三氟乙烯與烷基乙烯基醚交替共聚物，是世界首創(chuàng)的可溶型常溫固化型涂料用氟樹脂，除擁有氟涂料的防護(hù)效果好、防護(hù)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)外，還可以常溫固化簡(jiǎn)化施工，可在大型器件上直接噴涂。FEVE的成功研發(fā)，使氟樹脂及涂料由傳統(tǒng)的熱塑性進(jìn)入了熱固性時(shí)代，加速了氟涂料的發(fā)展，拓寬了氟樹脂涂料的應(yīng)用領(lǐng)域。

 

       日本電工株式會(huì)社和美國(guó)PPG公司均將三氟乙烯-烷基乙烯基醚交替的含氟共聚物用于風(fēng)電葉片涂料，并將其用在耐候性要求最高的最外層。在Lumiflon分子結(jié)構(gòu)中，R1作為烷基基團(tuán)，提供聚合物的溶解能力，影響涂料的光澤與硬度;-OH作為常溫固化的交聯(lián)點(diǎn)，可用異氰酸酯作為固化劑;乙烯基醚-O-R3賦予樹脂的被乳化能力，有助于涂料的柔韌性及穩(wěn)定性;含氟鏈段則提供涂層超強(qiáng)的耐候性和耐久性。部分PFEVE分子結(jié)構(gòu)中還含有酸性的羧基基團(tuán)，可促進(jìn)樹脂和顏料、固化劑的相容性。

 

       氟化樹脂的引入有助于提高涂料的耐候性，但是Levine在研究了Lumiflon結(jié)合水性聚氨酯涂料的作用和效果后發(fā)現(xiàn)，增加Lumiflon的含量卻導(dǎo)致了涂料的耐候性、強(qiáng)度的降低，主要的原因可能是含氟添加劑中的氧乙烯基被用于生成水性含氟聚合物乳液。

 

       由于氟碳涂料價(jià)格昂貴，且以PVDF為代表的傳統(tǒng)型氟碳涂料需要高溫固化，限制了其在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用。利用有機(jī)氟改性聚氨酯或其它樹脂既提高性能、降低成本又能解決氟樹脂附著能力差、不能常溫固化的缺陷。Alois僅利用少量的含氟組分改性聚氨酯，所得涂料既能常溫固化，且表面性能較原先聚氨酯有很大提高。研究一種性能更為優(yōu)異且成本低廉，又能如Lumiflon可常溫固化的含氟涂料勢(shì)在必行，可以預(yù)見，這類涂料的誕生將推動(dòng)風(fēng)電葉片涂料的發(fā)展乃至整個(gè)風(fēng)電行業(yè)的大步前進(jìn)。

 

 

       丙烯酸樹脂涂料因其耐候、耐光、耐腐蝕性能優(yōu)異，粘接性好，對(duì)底材的附著能力強(qiáng)，已在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但該樹脂耐水、耐溶劑性能相對(duì)較差，且不耐磨，所以一般將丙烯酸樹脂作為風(fēng)電葉片涂料的底漆使用。

 

       日本電工株式會(huì)社制備的葉片涂料總共三層，除最外層為上述所說的含氟涂層外，中間層為丙烯酸類和氨酯類聚合物組成的復(fù)合膜，底層則是丙烯酸類的壓敏粘層。中間層的丙烯酸類聚合物主要是丙烯酸及其同系物單體、均聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg低于0℃的丙烯酸類單體(如丙烯酸丁酯)和均聚物Tg不低于0℃的丙烯酸類單體(如異冰片基丙烯酸酯)這三類單體的共聚物。壓敏粘層采用丙烯酸酯為主要組分，共聚混合含有羥基或羧基的單體，在底層的制備過程中，通過通入氣體、加入發(fā)泡劑或空心微球材料使得壓敏粘層獲得氣泡，而這種含氣泡的結(jié)構(gòu)其作用表現(xiàn)在對(duì)于葉片彎曲或者不平坦的表面仍能具有很好的附著能力。圣戈班公司制備的3層結(jié)構(gòu)的涂料中，底層同樣為丙烯酸類的壓敏粘層，而中間層和最外層則推薦使用氟化聚合物和丙烯酸類聚合物的混合體系。

 

       Paul提出一種使得外層具有很好的耐候耐磨性能而又能使得內(nèi)層具有很好的粘附性能的方法：兩者均由PVDF和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)構(gòu)成，其中外層的PVDF含量要高于PMMA,而內(nèi)層PMMA的含量要高于PVDF。

 

       美國(guó)PPG公司在風(fēng)電葉片涂料中摻入適量丙烯酸類聚合物，合適的丙烯酸聚合物可以是丙烯酸的烷基酯和不飽和烯類的聚合物，如甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈，而丙烯酸的共聚物也可以含有羥基組分，以方便涂料進(jìn)行交聯(lián)，特別是直鏈上含有2~4個(gè)碳原子的烷基羥基結(jié)構(gòu)。

 

      利用有機(jī)氟改性丙烯酸酯，改性后的涂料不僅保持了原有的丙烯酸酯的特性，還提高了涂層的耐候性、抗污性等。在國(guó)外，氟代丙烯酸酯聚合物已經(jīng)成功地用作橋梁、建筑、汽車等耐候性要求較高的外用涂料，能否將該類聚合物引入到風(fēng)電葉片涂料上是一個(gè)值得探討和研究的問題。

 

 

       聚天門冬氨酸涂料是近幾年新興的高性能雙組份涂料，耐黃變，性能穩(wěn)定。拜耳公司[27]用聚天門冬氨酸酯作為聚脲的面漆或以單一的防腐涂層形式應(yīng)用在風(fēng)電葉片上，涂膜表干3h,具有極佳的防腐耐磨性能。有機(jī)硅涂料具備優(yōu)良的耐候性、耐高低溫性、抗水性、耐沾污等性能，已廣泛應(yīng)用于建筑、航天等領(lǐng)域。

 

       在2009年10月北京舉辦的中國(guó)國(guó)際風(fēng)能大會(huì)上，Dow corning公司展示了一種硅樹脂涂層產(chǎn)品，該產(chǎn)品可直接敷在葉片表面，形成一層性能卓越的保護(hù)層。

 

       環(huán)氧樹脂涂料具備較高的粘接力，耐候性較強(qiáng)，防腐性能卓越，通過添加納米無機(jī)材料對(duì)環(huán)氧樹脂涂料進(jìn)行改性，可以提高涂層的耐磨及防腐能力

 

       Karmouch在環(huán)氧涂料中添加納米級(jí)二氧化硅顆粒得到超疏水涂料，將該涂料應(yīng)用在風(fēng)電葉片基材上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)涂層表面接觸角可達(dá)到152°，且具備較強(qiáng)的紫外線耐受力。

 

       除添加無機(jī)納米材料外，直接涂抹無機(jī)薄膜作為防護(hù)涂層也能對(duì)葉片起到保護(hù)作用。Ni-P薄膜作為應(yīng)用甚廣的無機(jī)涂層，具備良好的耐磨和耐腐蝕性

 

       Lee將Ni-P薄膜涂布在風(fēng)電葉片上，在較高的P含量(P>7%)和較小的微空隙下，當(dāng)?shù)撞?a href="http://shijieche.cn/sell/list.php?catid=2947" target="_blank">玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP)的表面粗糙度超過0˙3μm后，涂料的防腐和耐磨性能將有所提高，此外，膜厚和拋光條件對(duì)涂膜性能也有影響。

 

 

       現(xiàn)如今，居高不下的維修成本，是大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的絆腳石。研究一種經(jīng)濟(jì)高效的葉片涂料已成為推廣風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)亟待解決的問題。風(fēng)電葉片防護(hù)涂層材料的研發(fā)不局限于單一的某種材料，幾種樹脂的配套使用或通過改性可使涂料性能更趨優(yōu)異，合理搭配聚氨酯、有機(jī)氟、丙烯酸類等聚合物，特別是利用有機(jī)氟改性有助于獲得性能全面的葉片涂料。當(dāng)前，我國(guó)的風(fēng)電葉片涂料大部分還依賴進(jìn)口，但相信隨著研究的不斷深入，綜合性能優(yōu)異的國(guó)產(chǎn)風(fēng)電葉片涂料的問世指日可待，這對(duì)于促進(jìn)風(fēng)電的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高國(guó)產(chǎn)風(fēng)力機(jī)組在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，實(shí)現(xiàn)我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造的國(guó)產(chǎn)化意義重大。