FEVE风电叶片涂料的制备及性能研究

【摘要】：随着全球一次能源的日渐消耗；世界范围内石油价格的不断上涨；能源安全及环境问题的不断突出，全球能源供给面临前所未有的挑战。风能作为一种量大质优的清洁能源受到了各国的普遍青睐。更因其具有储量大、分布广、无污染等优势，风能成为全球解决能源短缺问题的重要发展方向。根据目前的发展速度，到2020年，我国风电装机容量将达到1亿千瓦。届时，风电将成为火电、水电以外的中国第三大电力来源。 在目前风电防护涂装体系供应商中，国外品牌或公司占有绝对性的优势，运行中的风电设施涂料几乎全部为进口或国外品牌，其所开发的环境适用于欧洲海洋性气候，而我国内陆地区有风的地方必有沙，与国外有着明显不同的环境。国外品牌防护效果也存在缺陷，在中国特殊环境条件下出现“水土不服”。 目前溶剂型聚氨酯底漆+面漆是目前应用最普遍、技术最成熟的风机叶层体系，其性能优异，同时价格适中。但是在中国实际运用中出现一些问题，主要是机械破坏（风沙，结冰等）造成的破坏，使涂料不能达到使用设计年限。本课题在研究氟碳树脂面漆方面做出研究。氟碳树脂漆膜具有十分优异的抗冲击性能，结合在耐候性方面优异的表现，氟碳树脂无疑是风电涂料面漆成膜物理想的选择，但是其需要高温固化（180-220℃）限制了其推广使用。FEVE氟碳树脂的出现有效改变了这种状况。FEVE常温固化氟碳涂料能有效解决现在风电涂料难以达到设计使用年限要求的问题。本课题重在提高风电防护涂料耐候性，提高涂膜机械性能，合理设计涂膜厚度的同时寻求一种造价低、更适合我我国特殊环境的风电涂料。主要工作如下：采用氟碳树脂为基体，二苯基甲烷二异氰酸酯为固化剂，二氧化钛、绢云母和氧化铝为颜填料，配合防老剂和紫外线吸收剂，制备了耐腐蚀性能和耐老化性能优良的风电叶片涂料。结果表明：在选用二苯基甲烷二异氰酸酯作为交联固化剂，绢云母作为填料极大降低成本的情况下，经紫外荧光耐老化实验表明涂层保持了良好的耐候性。涂层抗冲击强度十分优异。经3.5%NaCl溶液中常温浸泡120d后，电阻一直保持在2.3710~9Ω cm~2，表明涂层具有较好的抗渗性能。500h人工加速耐老化试验后涂层无粉化开裂等现象，产生轻微变色。 【关键词】：风电涂料 FEVE氟碳树脂 交流阻抗 耐老化性能 粉体改性
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ637;TM614
【目录】：

• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书3-5
• 学位论文数据集5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-18
• 第一章 绪论18-40
• 1.1 风能综述18-19
• 1.2 我国风能产业的发展19-21
• 1.2.1 我国风电产业的发展以及现状19-20
• 1.2.2 我国风电产业预期20-21
• 1.3 风电设备的防护21-26
• 1.3.1 风电设备主要组成21-22
• 1.3.2 风电设备的腐蚀环境22-23
• 1.3.3 风电叶片材料及防护23-24
• 1.3.4 风电塔筒的防护24-25
• 1.3.5 其他部件25
• 1.3.6 常见的风电叶片及塔筒防护涂料25-26
• 1.4 耐候性树脂26-29
• 1.4.1 耐候性树脂26-27
• 1.4.2 聚氨酯树脂27
• 1.4.3 有机硅树脂27-28
• 1.4.4 丙烯酸（丙烯酸酯）树脂28
• 1.4.5 适合风电防护的树脂28-29
• 1.5 氟碳树脂及涂料29-33
• 1.5.1 氟碳树脂的发展29
• 1.5.2 氟碳树脂的结构与性能29-30
• 1.5.3 氟树脂的合成及其特点30-32
• 1.5.4 氟碳树脂涂料及其分类32-33
• 1.6 氟碳树脂及颜填料的选择33-37
• 1.6.1 成膜树脂的选择33
• 1.6.2 颜料的选择及其用量33-35
• 1.6.3 体质颜料（填料）的选择35
• 1.6.4 固化剂的选择及用量35-37
• 1.7 国内外研究动态37-38
• 1.8 该课题的意义38-40
• 第二章 实验部分40-44
• 2.1 实验目的40
• 2.2 实验内容40
• 2.3 实验原料40-41
• 2.4 主要实验仪器与设备41-42
• 2.5 试验方法42-44
• 2.5.1 制备方法42
• 2.5.2 测试方法42-44
• 第三章 原料的优选44-50
• 3.1 溶剂44
• 3.2 成膜树脂44-46
• 3.2.1 成膜树脂的选择44-45
• 3.2.2 氟碳树脂的优选45-46
• 3.3 固化剂46-47
• 3.3.1 固化机理46
• 3.3.2 固化剂的优选46-47
• 3.4 颜填料47-49
• 3.4.1 钛白粉47-48
• 3.4.2 绢云母48-49
• 3.4.3 氧化铝粉体49
• 3.5 其他助剂49-50
• 第四章 涂料配方的确定50-74
• 4.1 树脂与固化剂配比的确定50-53
• 4.1.1 确定树脂/固化剂范围50-51
• 4.1.2 硬度51
• 4.1.3 机械性能51-52
• 4.1.4 浸泡试验52-53
• 4.1.5 树脂/固化剂量的确定53
• 4.2 颜填料的改性53-67
• 4.2.1 颜填料的改性53-55
• 4.2.2 KH-570 改性氧化铝粉体55-59
• 4.2.3 道康宁 Z-6173 改性氧化铝粉体59-63
• 4.2.4 改性后对涂层性能的影响63-67
• 4.3 颜填料 PVC 的确定67-73
• 4.3.1 研究方法67-69
• 4.3.2 正交试验69-70
• 4.3.3 浸泡试验70-72
• 4.3.4 交流阻抗谱图72-73
• 4.4 本章小结73-74
• 第五章 涂料性能测试74-79
• 5.1 涂层机械性能74
• 5.2 涂层抗渗透性能测试74-76
• 5.3 耐介质性能76
• 5.4 耐候性测试76-78
• 5.5 本章小节78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85
• 研究成果及发表的学术论文85-86
• 作者和导师简介86

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