在全球低碳经济不断发展的背景下，风力发电作为一种取之不尽的清洁能源，已成为当前世界各国竞相发展的新能源［1］。截至2008 年底，全球风电装机总容量为121 188 MW，风力发电量超过总发电量的1.5%。我国2008 年风力发电装机容量增长超过100%，总装机容量超过12 000 MW，成为亚洲，世界第三的风电大国。我国10 m 深近海的风能资源约1 亿kW，30 m 深近海的风能资源约4.9 亿kW，风能的量值是陆上风能的3 倍，海洋风力发电正在逐步成为主要发展方向。风电机组主要由叶片、传动系统、发电机、储能设备、塔筒、电子系统等组成。其中，塔筒所处的环境为恶劣，同时处于海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区之中［2］。塔筒又起支撑、固定整个风电机组的作用，对防腐性要求高。由于风电机组投资昂贵，一次安装需运行几十年，且其高度在30 m 以上，一次小小的维修，也免不了使用船舶或直升机，往往因风浪大，不易靠近，造成维护、维修成本很高。如果防腐处理不到位，风力发电机组会很快报废，因此涂层设计通常要求达到15 a 基本不需维修的水平。传统海洋环境钢结构防腐底漆为无机富锌底漆或环氧富锌底漆，多组分混合使用，对温度及底材表面处理要求较高。本文合成了一种单组分聚氨酯树脂并添加鳞片状锌粉，配制出一种单组分湿固化富锌底漆，有优异的施工性、低温固化性和耐腐蚀性，可取代传统富锌底漆，用于高防腐要求的风电机塔筒。

1 实验部分
1.1 原材料
E-12 环氧树脂：壳牌；间苯二甲酸：工业级，北京燕山石化；己二酸：工业级，辽阳石油化工公司；2- 甲基-1，3 丙二醇：工业级，台湾；三羟甲基丙烷：工业级，无锡百川化工；钛酸正丁酯：分析纯，上海试剂厂；醋酸乙酯、醋酸丁酯、环己酮、二甲苯、甲苯二异氰酸酯（TDI）：德国拜耳；片状锌粉：北京北矿锌业；苯甲酰氯：南通新盛化工；4- 乙基-2- 甲基-2-（3- 甲基丁基）-1，3 唑烷：分析纯，Aldrich；铁钛粉：无锡万达；有机膨润土SD-2：海名斯。
1.2 聚酯树脂的合成
在四口烧瓶中加入一定量的2- 甲基-1，3 丙二醇、三羟甲基丙烷及二甲苯，搅拌，依次加入间苯二甲酸、己二酸、钛酸正丁酯，通CO2，并逐步升温至140~145℃，回流后以10℃ /h 升温至200℃，在200℃下保温2 h，回流脱水，再以10℃ /h 升温至225℃，继续保温，回流脱水，待酸值小于4 mgKOH/g 时，冷却到80℃，加入其余溶剂，搅拌，过滤，出料。聚酯树脂技术指标：黏度在0.8~2 Pa·s，羟基含量为3.6%。
1.3 环氧改性聚氨酯树脂的合成
在烧瓶中加入质量分数为25% 的E-12 环氧树脂溶液、自制聚酯树脂，升温至125℃开始共沸脱水，再升温至140~145℃，脱水完成后，冷却至45℃，加入TDI，搅拌30 min，缓慢升温至90℃，保温3 h 后冷却到45℃，加入质量分数为0.05% 的苯甲酰氯，搅拌，过滤，出料，密封贮存。
1.4 涂料的制备
依次往容器中加入一定量的丁酮、甲苯、磷片状锌粉、铁钛粉、膨润土，高速搅拌均匀，加入适量脱水剂4- 乙基-2- 甲基-2-（3- 甲基丁基）-1，3 唑烷，密闭贮存24 h，待水分完全脱除后，加入聚氨酯树脂，搅拌均匀，过滤，包装。
1.5 湿固化富锌底漆的性能
湿固化富锌底漆的性能指标见表1。

2 结果与讨论
2.1 树脂的选择
本试验采用高分子环氧树脂、柔性聚酯树脂与TDI 反应合成的湿固化聚氨酯树脂为基体树脂。由于该树脂的分子链上带有环氧、-NCO 等极性基团，与金属基材结合具有良好的渗透性和附着力；树脂固化后形成的聚脲结构使涂膜具有良好的强度、耐磨性、屏蔽性和耐化学介质性，又因湿固化聚氨酯树脂的固化机理是靠分子链的-NCO 基团和空气中的水分反应交联，生成具良好湿附着力的聚脲结构，能除去金属基材表面微量的水分，解决了一般涂料在潮湿表面附着力差的缺点，提高了涂膜的防腐性能，尤其在空气湿度大的沿海环境下作用非常明显。湿固化聚氨酯树脂的另一个优点是具有良好的低温反应性能，甚至在-10℃仍可固化，而传统的环氧富锌底漆在5℃以下就基本停止反应。
2.2 防锈颜料的选择与添加量
目前市场上的富锌涂料多以球状锌粉为防锈颜料，其球锌之间是以点接触的形式来传输电子，电流导通性能差［3］。为了保证涂层的导通性和使用寿命，料浆中锌粉的用量通常高达80％以上。这样高的PVC值导致涂层结构的多孔性，孔隙度大，屏蔽性差。本试验采用鳞片状锌粉，其片之间是面接触，大大提高了电流导通性能。经检测当锌含量在70% 时，使用鳞片状锌粉的湿固化富锌底漆体积电阻约104 Ω•m，而传统环氧富锌底漆体积电阻约106 Ω•m，两者相差100 倍。试验还发现：湿固化富锌底漆中鳞片状锌粉的用量降低到40%，其体积电阻无明显变化，说明低锌粉含量仍能够保证涂层良好的电化学保护性能。由于锌粉价格比较昂贵，因此通过在涂料中适当拼混其它较为廉价的防锈颜料（如铁钛粉等），可以大幅度降低成本，同时不影响防腐性能。本试验所用鳞片状锌粉的粒径为15 μm，厚度在0.1 μm 左右。
2.3 助剂的选用
2.3.1 防沉剂的选用
本试验所用的鳞片状锌粉密度小，仅为球锌的1/3，在料浆中悬浮性好，但长期贮存仍会出现软沉淀现象，加之配方中另外使用了铁钛粉等密度大的颜料，所以必须使用防沉剂。常用的防沉剂包括有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡等。试验表明：在配方中使用具有高分散性的有机膨润土SD-2 效果较好，且使用方便，无需研磨，直接添加后通过高速分散即可满足细度要求，贮存一个月后，涂料无分层及沉淀现象；而采用聚酰胺蜡防沉效果不是很明显；采用气相二氧化硅后触变严重，施工时涂膜容易产生气泡和针孔。
2.3.2 除水剂的选用
本试验中的成膜物质是湿固化聚氨酯树脂，其贮存稳定性较差。这是因为在贮存过程中，-NCO 基与空气、溶剂中微量的水分反应而胶化，尤其用于生产色漆时，颜料粒径很小，形状不规则，表面积、表面能大，颜料表面通常会吸附少量水，使涂料难以长期保存。这使湿固化聚氨酯色漆始终得不到大规模地推广应用。因此必须采用干燥的颜料粉，同时配用除水剂，才能保证涂料的贮存稳定性。常用的除水剂主要有：甲苯磺酰异氰酸酯、原甲酸乙酯、唑烷、分子筛等。甲苯磺酰异氰酸酯的价格贵，用量大，大大提高了产品的成本；原甲酸乙酯与水反应产生醇，小分子醇会与湿固化聚氨酯树脂反应，降低涂膜的交联密度；分子筛仅是吸收水分而不是与水分反应，水分仍然残留在体系中，并慢慢释放出来，导致凝胶。本试验中，采用4- 乙基-2- 甲基-2-（3- 甲基丁基）-1，3 唑烷作为除水剂， 唑烷可优先于-NCO 基与水快速反应，不产生CO2 气体，加入湿固化聚氨酯体系中，可改善漆膜的耐腐蚀性、耐化学品性。