第4l卷第12期
2011年12月
涂料工业
PAINT&COATINGSINDUsTRY
V01.41No.12
Dec.2011
风电叶片涂料的评价方法及实例
李儒剑,孟兆荣,周
升,张琪,周
伟,罗振寰,郭舜华
(株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲412007)
摘要:根据风电叶片涂料所处使用环境,制定了一套科学的评价体系并用实例进行了说明。该评价体系分为常规性能评价部分和关键性能评价部分,且均可通过常规检测仪器和检测方法得以实现。通过对2家进13和3家国产风电叶片涂料分别进行评价,结果发现:国产涂料和进13涂料均能达到常规性能指标;进口涂料在耐酸、耐碱方面不如一些国产涂料;有2家国产涂料的耐候性能不如进口涂料,但耐磨性能要比进口涂料好。
关键词:风电叶片;评价;涂料;常规;关键中图分类号:TQ
635.9
文献标识码:A
文章编号:0253—4312(2011)12—0046—04
Evaluation
MethodsofWindBladesCoatingsandExamples
Qi,ZhouWei,Luo
Zhenhuan,GuoShunhua
Li
Rujian,Meng
Zhaorong,ZhouSheng,Zhang
(ZhuzhouTimesNewMaterialTechnologyCo.,Ltd,Zhuzhou,Hunan412007,China)
Abstract:A
set
ofscientificevaluationsystemwasworked
out
forwindbladescoatingsaccordingdividedintotwopartssuch
as
to
its
applicationenvironmentwithexamples.Thisevaluationsystemtionalandkeyproperties,bothofwhichandthreedomesticwindbladescoatings
werewere
wastest
conven—
realizedbyrotineinstrumentsandmethods.Twoimported
evaluated,theresultsshowedthatallcoatingscouldmeetthe
were
conventionalpropertiesspecification.Theacidandalkaliresistancepropertiesofimportedcoatings
er
low-
thansomeofdomesticcoatings,thoughtheweatherabilityof
two
domesticcoatingscould
not
compareto
theimported,butweal"resistanceisbetterthanthat.
Key
Words:wind
blades;evaluation;coating;conventional;key
2009年哥本哈根气候变化大会后,我国政府修订了《可再生能源法》,风能发展得到了相关法律法规强有力的支持。在国家能源局的领导下,近3年间我国风电装机容量年年翻番L;2010年,我国新增风电装机容量1600万kW,累计超过
4
1评价设备
CA3电子万能试验机:MTSCriterion信标公司;JK—QTB腻子膜柔韧性测定仪:北京恒奥德仪器仪表有限公司;PH201高温烘箱、EW0220高低温试验机:广州爱斯佩克环境仪器有限公司;BYK一6801色差仪:德国毕克公司;QXD0—50刮板细度计:天津精科材料试验机厂;QGS漆膜干燥时间试验器:苏州恒港电子有限公司;JFL—B60通用型光泽度仪、QTY漆膜圆柱弯曲试验仪:天津市金孚伦科技有限公司;QFH百格刀:深圳市三诺电子仪器有限公司;QCJ一120漆膜冲击试验仪:上海赫安机电科技有限公司;QUV紫外老化箱、Q—FOG循环腐蚀盐雾箱:美国Q—LAB公司;Taber磨耗仪:美国Taber公司;LS落砂耐磨试验器:上海现代环境工程技术有限公司。
000万kW,成为世界增速第一和装机总量第一的国家弘1。
专家预计,今后至2020年,每年我国会以1200万kW以上的增速增长‘3|。
2010年风电叶片涂料用量3
000
t左右,价值约3亿元。
我国风电叶片企业所用涂料大部分为德国Mankiewicz、美国PPG—Selemix和德国Basf—Rulis3家仓业生产;国内有株洲时代电气绝缘、江苏普兰纳、西北永新和天津德威等儿家生产和销售风电叶片用高性能涂料的企业,但规模都不大,无法与进口厂商抗衡。全球范嗣内认可的叶片涂料性能评价和供应商考核机构为德闰劳氏船级社(GL),其负责向合格供应商颁发两年一审的认证证书;目前国内还未有相关管理部门和行业协会针对国产风电叶片涂料制定验收标准和评价方法。本研究作者作为风电叶片涂料用户,针对风电叶片特殊的使用环境”,制定了一套叶片涂料评价方法。
作者简介:李儒刽(1983一),男,主要研究方向:重防腐涂料。
2涂装工艺及产品
风电叶片属脆性难磨和难附着非金属材料,且表面缺陷多。由于风电叶片使用环境恶劣,强紫外线辐射、强风沙侵袭
万方数据
李儒剑等:风电叶片涂料的评价方法及实例
及酸雨腐蚀等对叶片涂料都是严格的考验。所以.风电叶片涂装需采用耐候性能优越且干燥速度较快的双组分聚氨酯型油漆。德国Mankiewiez、美国PPG—Selemix和德国Basf—Rul-
is
Table3
表3风电叶片涂料常规技术指标
C.onvenlioemlprope州∞bldexofwindblades№血謦
3家企业的风电叶片涂料均包含无溶剂双组分聚氨酯大缝
湿膜厚度/p,m细度/um
product
腻子、无溶剂双组分聚氨酯针孔腻子、双组分聚氨酯底漆及双组分聚氨酯面漆,各产品功能及施工工艺见表I和图I。
表1风电叶片各涂装产品功能Flmc!tionof曲曲windb18d姻’coating
黧孵吃蠢膜、F整一致
干燥
时间/h60。光泽
附着划格法/级力拉,F法/Mh柔韧J十'l:-/mm耐冲击t37/em
表干实下
GB/T
‘
976l--2008
。
GB/TJ3452
2—2008
GB/q’6753、l—2()(J7
GB/T(;/3/T
Tahie1
1728--1979甲法1728--1979乙法9754—2007
聚铤酯大缝峨子聚氨酯针孔腻子聚氨酷底漆聚氨酯面漆
注:序号即藏工顺片・。
修补大缺陷修补细针眼缺陷商漆与叶片问粘结防老化、磨损和侵蚀
CJⅣT
GB/fr9286--1998
CB/1’5210—2006
雩|l删引鲥躲引蓟刮跏
GB/’ri731一i993GB/’r
i732一1993
注:附着力剥试需在玻璃钢板上进行
4关键性能评测及实例
4.1耐液体介质性能评测
由于风电叶片运输和使用时经常会与机械用燃油、液Ⅲ油和酸雨等长时间接触。所以对叶片涂料进行耐液体介质性能评测很有必要。叶片涂料耐液体介质性能评价指标见表4。
表4风电叶片涂料耐液体介质性能指标
Table4
FIuidchemicals—resistanceindexofwindblades
匿蜜卜匾圈
图1
Fig
I
风电叶片涂料施工工艺
耐燃汕性(柴ffil
4
ConstructiontechnologyofwindWadescoating
h)无变化无变化
尤变化.
3常规性能评测
风电叶片涂料和腻子每批产品在叶片上使用前需进行表2和表3中常规性能评测并判定是否达到指标要求,未达到指标的产品不允许使用。通过对2家进口叶片涂料和3家国产叶片涂料进行常规性能评测.几种涂料均能达到指标要求㈨。
表2风电叶片腻子常规性能技术指标
Table2
Cnnventionalpropertlesindexofwindbladesputty.
耐液压油性
(46。扰磨液压讷4h)
耐峨一陀
(5%112SO。,7c1)
允许轻微变色允i午轻微变色
耐碱性(5%NaOH.7d)
,翌愁:.。GB/.r9274--1988
‘
咒¨耵‘i上也
往:以上测试底村,-J为艇嘲训慨i
…暑譬化:,
¨k¨733--1992
腻r外状无结皮.胶化和分正
≥5
CB/T
|I测
采用表4检测指标对进口2家和国产3家共5家公司产品进行耐液体介质性能评价,结果发现该5家公司产品均能满足技术指标要求。将浸泡时间延长1倍时各公司产品在耐燃油、耐液压油和耐水方面没有问题,而耐酸碱14d的测试中出现很大差异,结果见表5。
从表5中可以看出,一些国产涂料耐酸碱性能优于进口
油漆。
附着力/MPa
柔聊性/llllll
5210—2006
婵‘;0’・f孔≤f00
易打孵成’F滑、尼光表而.水粘水砂纸
≥98
GB/J・1748--1979
打磨性同岔§}/%耐水性
呵操作时间/min可打磨时问/h
CB/1_1770—-2008
GB/q’1725一1979
TB/T2393—-200JGBI.r
4.2耐侯、耐盐雾和耐冷热交替性能评测
我国大部分陆上风场地处海拔较高的东北和西北地区,这些地区13照时间长,13照辐射强度是中东部的2倍左右。风电叶片涂料需要对叶片提供15a甚至更长时间的保护,耶就必须是超耐候的“J。近几年,我国大力开发海上风电,海面上的空气湿度和盐度都相当高,所以叶片涂料的耐盐雾和耐湿
优秀
≥8≤2
1727一1992
GB/.r1728一1979
注:附着卉测试需在玻璃钢板上进行。
李儒剑等:风电叶片涂料的评价方法及实例
表s
Table
5
Acid
5种产品耐酸碱性能评价结果
and
alkaliresistance
evaluation
mIllIs
of
4.3耐磨性能评测
中国风场与欧洲风场不一样,欧洲风场的高速风资源除带有一定的湿气外无沙石等硬物;而中国的优质风资源区域地处西北.那里常年风沙大而且干燥,所以该处的叶片磨损非
fiveproduct
逊¨I无变化札少韬泡
常快,适应欧洲风场的进口叶片涂料涂装的叶片在中国往往2
~3
进口2
国产1
有少鸷泡
尤变化
轻微变色轻微变包轻微变色n人量泡
a就已磨损露底。
评价涂料耐磨性的方法有GB/T1768--2006旋转橡胶砂
田产2
闻广:3
无变化
无变化
轮法漆膜耐磨性测定和gB/T23985--2009落砂法涂料耐磨性测定2种方法,这2种方法均能客观有效地表征涂料的耐磨性能,所得结果也具有参比性”1。表8列出了风电叶片涂料的耐磨性评价指标。
Table8
热性能要好。不管是内陆还是海上,白天和晚上的温差很大,叶片表面高低温极限分别可达60℃和一40℃,所以叶片涂料还需要满足高低温交替多次后不脱落的要求。叶片涂料的耐候、耐高低温交替和耐盐雾性能指标见表6。
表6风电叶片涂料耐环境老化性能指标Environment8醇ng—resistanceindexofwind
coating
表8风电叶片涂料耐磨性评价指标Wearresidenceindexof稍ndblades
coating
Table6
blades
砂轮瓷耐磨警、cslo,500∥1000转)/mg
蒋砂法耐磨性/(1.・p.m“)
童.彗n
≤48
…。
GB/T
1768--2006……”23988--2009
≥0.8cB/rr
0:1矗l:u!卫寸.斗注05~lJu川u,土,。厂禾力1{’研At.
叫、一n老化・cmo耐盐雾性能2
000h
n翥黔签兰Ⅲ坩-as::z008
无起泡、咒歼裂GB/T1771--2007
门芷恩政标准砂有限公司。
采用表8技术指标对2家进口和3家国产共5家公司涂料产品进行耐磨性评价.结果见表9。
表95家公司涂料耐磨性评价结果
Wearr髑'Jstaneeevaloafionresultsoffive
………。桃耐竺警理要3^0{&m。(“-40无起泡、无{f裂一6()℃为1个循环)
采用表6技术指标对进口2家和国产3家共5家公司涂料产品进行评价,结果见表7。
表7
5家公司产品耐环境老化评价结果
Table'Environmentaging—resis'tanceevaluationresellsof
n’eproducts
"Inhie9
produe虹
进L】l进口2川产I
97530635357.4
q(1
0431.32I33
国产2
陶产3
0.52
l
7
进11l
辑f:!:2变乜jE≤:j?9、。篓兰善2也餐,微轻=.3%、无粉化”“…””…
从评价结果中可以看出,进口I号产品的耐磨性很差,国产3号产品的耐磨性最好。进口2号和国产I号产品耐磨性较好;涂料的耐磨性与漆膜韧性、交联密度和填料所占比重相关;韧性越好、交联密度越大和填料含量越低的涂料产品耐磨性能越好。
进口2
△E置曼3坠ii垄率=I%、无粉化
AE≤0
怔…仁…
轻微变色轻微变色
轻微变色
f划产I
34、火党率
=132%、无粉化
国产2
A8≤1・61、釜娄妻
=59.56%、无粉化…。…。
严重变色
严重变也…^L
5结语
中国风电场地形和气候类型众多,叶片在复杂的使用环境面临着紫外辐射、盐雾、湿热、昼夜高低温交变、风沙及形变等的严酷考验。
本研究根据叶片涂料使用环境,制定了一套科学的评价指标并提供了进口和国产5种涂料进行了评价实例。通过评价可以看出,5家公司涂料常规性能均能符合指标要求,但关键性能评价各有优劣;有些进口涂料耐酸碱性能和耐磨性能不如国产涂料.有些国产涂料在耐酸碱、耐候和耐磨性能方面远远优于进口涂料。所以国产涂料可以替代进口涂料使用在叶片上。
Iq产3
6”未J髦0我孑=O%、轻微粉化
严艰变包
+一-
从检测结果可以看出,除国产2号产品耐冷热循环严重变色外,其他公司产品耐盐雾和耐冷热循环结果大体一致;进口产品和国产l号产品的耐候性较好.国产2号产品耐候试验后变色和失光最为严重,国产3号产品变色严重且有轻微粉化。经过评价发现国产1号产品的耐环境老化性能能与进口产品媲美。
48
李儒剑等:风电叶片涂料的评价方法及实例
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(上接第45页)
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a
suitableadditiveforantieorrosivepaints
to
promotepigmentssyuer-
合性能最好。
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风电叶片涂料的评价方法及实例
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
李儒剑, 孟兆荣, 周升, 张琪, 周伟, 罗振寰, 郭舜华, Li Rujian, Meng Zhaorong, Zhou Sheng,Zhang Qi, Zhou Wei, Luo Zhenhuan, Guo Shunhua株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲,412007涂料工业
Paint & Coatings Industry2011,41(12)2次
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引用本文格式:李儒剑. 孟兆荣. 周升. 张琪. 周伟. 罗振寰. 郭舜华. Li Rujian. Meng Zhaorong. Zhou Sheng. Zhang Qi. Zhou Wei. Luo Zhenhuan. Guo Shunhua 风电叶片涂料的评价方法及实例[期刊论文]-涂料工业 2011(12)
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关键词:风电叶片;评价;涂料;常规;关键中图分类号:TQ
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万方数据
李儒剑等:风电叶片涂料的评价方法及实例
及酸雨腐蚀等对叶片涂料都是严格的考验。所以.风电叶片涂装需采用耐候性能优越且干燥速度较快的双组分聚氨酯型油漆。德国Mankiewiez、美国PPG—Selemix和德国Basf—Rul-
is
Table3
表3风电叶片涂料常规技术指标
C.onvenlioemlprope州∞bldexofwindblades№血謦
3家企业的风电叶片涂料均包含无溶剂双组分聚氨酯大缝
湿膜厚度/p,m细度/um
product
腻子、无溶剂双组分聚氨酯针孔腻子、双组分聚氨酯底漆及双组分聚氨酯面漆,各产品功能及施工工艺见表I和图I。
表1风电叶片各涂装产品功能Flmc!tionof曲曲windb18d姻’coating
黧孵吃蠢膜、F整一致
干燥
时间/h60。光泽
附着划格法/级力拉,F法/Mh柔韧J十'l:-/mm耐冲击t37/em
表干实下
GB/T
‘
976l--2008
。
GB/TJ3452
2—2008
GB/q’6753、l—2()(J7
GB/T(;/3/T
Tahie1
1728--1979甲法1728--1979乙法9754—2007
聚铤酯大缝峨子聚氨酯针孔腻子聚氨酷底漆聚氨酯面漆
注:序号即藏工顺片・。
修补大缺陷修补细针眼缺陷商漆与叶片问粘结防老化、磨损和侵蚀
CJⅣT
GB/fr9286--1998
CB/1’5210—2006
雩|l删引鲥躲引蓟刮跏
GB/’ri731一i993GB/’r
i732一1993
注:附着力剥试需在玻璃钢板上进行
4关键性能评测及实例
4.1耐液体介质性能评测
由于风电叶片运输和使用时经常会与机械用燃油、液Ⅲ油和酸雨等长时间接触。所以对叶片涂料进行耐液体介质性能评测很有必要。叶片涂料耐液体介质性能评价指标见表4。
表4风电叶片涂料耐液体介质性能指标
Table4
FIuidchemicals—resistanceindexofwindblades
匿蜜卜匾圈
图1
Fig
I
风电叶片涂料施工工艺
耐燃汕性(柴ffil
4
ConstructiontechnologyofwindWadescoating
h)无变化无变化
尤变化.
3常规性能评测
风电叶片涂料和腻子每批产品在叶片上使用前需进行表2和表3中常规性能评测并判定是否达到指标要求,未达到指标的产品不允许使用。通过对2家进口叶片涂料和3家国产叶片涂料进行常规性能评测.几种涂料均能达到指标要求㈨。
表2风电叶片腻子常规性能技术指标
Table2
Cnnventionalpropertlesindexofwindbladesputty.
耐液压油性
(46。扰磨液压讷4h)
耐峨一陀
(5%112SO。,7c1)
允许轻微变色允i午轻微变色
耐碱性(5%NaOH.7d)
,翌愁:.。GB/.r9274--1988
‘
咒¨耵‘i上也
往:以上测试底村,-J为艇嘲训慨i
…暑譬化:,
¨k¨733--1992
腻r外状无结皮.胶化和分正
≥5
CB/T
|I测
采用表4检测指标对进口2家和国产3家共5家公司产品进行耐液体介质性能评价,结果发现该5家公司产品均能满足技术指标要求。将浸泡时间延长1倍时各公司产品在耐燃油、耐液压油和耐水方面没有问题,而耐酸碱14d的测试中出现很大差异,结果见表5。
从表5中可以看出,一些国产涂料耐酸碱性能优于进口
油漆。
附着力/MPa
柔聊性/llllll
5210—2006
婵‘;0’・f孔≤f00
易打孵成’F滑、尼光表而.水粘水砂纸
≥98
GB/J・1748--1979
打磨性同岔§}/%耐水性
呵操作时间/min可打磨时问/h
CB/1_1770—-2008
GB/q’1725一1979
TB/T2393—-200JGBI.r
4.2耐侯、耐盐雾和耐冷热交替性能评测
我国大部分陆上风场地处海拔较高的东北和西北地区,这些地区13照时间长,13照辐射强度是中东部的2倍左右。风电叶片涂料需要对叶片提供15a甚至更长时间的保护,耶就必须是超耐候的“J。近几年,我国大力开发海上风电,海面上的空气湿度和盐度都相当高,所以叶片涂料的耐盐雾和耐湿
优秀
≥8≤2
1727一1992
GB/.r1728一1979
注:附着卉测试需在玻璃钢板上进行。
李儒剑等:风电叶片涂料的评价方法及实例
表s
Table
5
Acid
5种产品耐酸碱性能评价结果
and
alkaliresistance
evaluation
mIllIs
of
4.3耐磨性能评测
中国风场与欧洲风场不一样,欧洲风场的高速风资源除带有一定的湿气外无沙石等硬物;而中国的优质风资源区域地处西北.那里常年风沙大而且干燥,所以该处的叶片磨损非
fiveproduct
逊¨I无变化札少韬泡
常快,适应欧洲风场的进口叶片涂料涂装的叶片在中国往往2
~3
进口2
国产1
有少鸷泡
尤变化
轻微变色轻微变包轻微变色n人量泡
a就已磨损露底。
评价涂料耐磨性的方法有GB/T1768--2006旋转橡胶砂
田产2
闻广:3
无变化
无变化
轮法漆膜耐磨性测定和gB/T23985--2009落砂法涂料耐磨性测定2种方法,这2种方法均能客观有效地表征涂料的耐磨性能,所得结果也具有参比性”1。表8列出了风电叶片涂料的耐磨性评价指标。
Table8
热性能要好。不管是内陆还是海上,白天和晚上的温差很大,叶片表面高低温极限分别可达60℃和一40℃,所以叶片涂料还需要满足高低温交替多次后不脱落的要求。叶片涂料的耐候、耐高低温交替和耐盐雾性能指标见表6。
表6风电叶片涂料耐环境老化性能指标Environment8醇ng—resistanceindexofwind
coating
表8风电叶片涂料耐磨性评价指标Wearresidenceindexof稍ndblades
coating
Table6
blades
砂轮瓷耐磨警、cslo,500∥1000转)/mg
蒋砂法耐磨性/(1.・p.m“)
童.彗n
≤48
…。
GB/T
1768--2006……”23988--2009
≥0.8cB/rr
0:1矗l:u!卫寸.斗注05~lJu川u,土,。厂禾力1{’研At.
叫、一n老化・cmo耐盐雾性能2
000h
n翥黔签兰Ⅲ坩-as::z008
无起泡、咒歼裂GB/T1771--2007
门芷恩政标准砂有限公司。
采用表8技术指标对2家进口和3家国产共5家公司涂料产品进行耐磨性评价.结果见表9。
表95家公司涂料耐磨性评价结果
Wearr髑'Jstaneeevaloafionresultsoffive
………。桃耐竺警理要3^0{&m。(“-40无起泡、无{f裂一6()℃为1个循环)
采用表6技术指标对进口2家和国产3家共5家公司涂料产品进行评价,结果见表7。
表7
5家公司产品耐环境老化评价结果
Table'Environmentaging—resis'tanceevaluationresellsof
n’eproducts
"Inhie9
produe虹
进L】l进口2川产I
97530635357.4
q(1
0431.32I33
国产2
陶产3
0.52
l
7
进11l
辑f:!:2变乜jE≤:j?9、。篓兰善2也餐,微轻=.3%、无粉化”“…””…
从评价结果中可以看出,进口I号产品的耐磨性很差,国产3号产品的耐磨性最好。进口2号和国产I号产品耐磨性较好;涂料的耐磨性与漆膜韧性、交联密度和填料所占比重相关;韧性越好、交联密度越大和填料含量越低的涂料产品耐磨性能越好。
进口2
△E置曼3坠ii垄率=I%、无粉化
AE≤0
怔…仁…
轻微变色轻微变色
轻微变色
f划产I
34、火党率
=132%、无粉化
国产2
A8≤1・61、釜娄妻
=59.56%、无粉化…。…。
严重变色
严重变也…^L
5结语
中国风电场地形和气候类型众多,叶片在复杂的使用环境面临着紫外辐射、盐雾、湿热、昼夜高低温交变、风沙及形变等的严酷考验。
本研究根据叶片涂料使用环境,制定了一套科学的评价指标并提供了进口和国产5种涂料进行了评价实例。通过评价可以看出,5家公司涂料常规性能均能符合指标要求,但关键性能评价各有优劣;有些进口涂料耐酸碱性能和耐磨性能不如国产涂料.有些国产涂料在耐酸碱、耐候和耐磨性能方面远远优于进口涂料。所以国产涂料可以替代进口涂料使用在叶片上。
Iq产3
6”未J髦0我孑=O%、轻微粉化
严艰变包
+一-
从检测结果可以看出,除国产2号产品耐冷热循环严重变色外,其他公司产品耐盐雾和耐冷热循环结果大体一致;进口产品和国产l号产品的耐候性较好.国产2号产品耐候试验后变色和失光最为严重,国产3号产品变色严重且有轻微粉化。经过评价发现国产1号产品的耐环境老化性能能与进口产品媲美。
48
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a
suitableadditiveforantieorrosivepaints
to
promotepigmentssyuer-
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风电叶片涂料的评价方法及实例
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
李儒剑, 孟兆荣, 周升, 张琪, 周伟, 罗振寰, 郭舜华, Li Rujian, Meng Zhaorong, Zhou Sheng,Zhang Qi, Zhou Wei, Luo Zhenhuan, Guo Shunhua株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲,412007涂料工业
Paint & Coatings Industry2011,41(12)2次
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引用本文格式:李儒剑. 孟兆荣. 周升. 张琪. 周伟. 罗振寰. 郭舜华. Li Rujian. Meng Zhaorong. Zhou Sheng. Zhang Qi. Zhou Wei. Luo Zhenhuan. Guo Shunhua 风电叶片涂料的评价方法及实例[期刊论文]-涂料工业 2011(12)