CN101696343B - 一种风力发电叶片用面漆及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高性能风力发电叶片用面漆及制备方法，由A和B两种成份组配而成，A组分为：羟基氟碳树脂20～70份，固体热塑性丙烯酸树脂5～10份，有机溶剂3～10份，消光剂4～5份，颜料15～35份，分散剂0.15～0.9份，流平剂0.1～1份，消泡剂0.1～0.5，催干剂0～0.02份。B组分为：HDI缩二脲型聚异氰酸酯4-14份。将固体热塑性丙烯酸树脂与有机溶剂混合高速搅拌并溶解成溶料。以全部固体热塑性丙烯酸树脂溶料和部分羟基氟碳树脂作为分散树脂，加入颜料、分散剂、消泡剂及溶剂分散研磨制成色浆。利用色浆调制出所需要颜色的面漆并加入消光剂、流平剂及催干剂和剩余羟基氟碳树脂并分散均匀，用有机溶剂调节粘度，制成A组分。使用时将A组分和B组分混合均匀后添加溶剂调节至施工粘度即可。
Description
技术领域
本发明有关一种涂料及其制备方法，具体涉及风力发电设备的风力发电叶片用涂料面漆的及其制备方法。
背景技术
作为风力发电机中最为重要的部件之一，风力发电叶片的结构的设计和材料的选择至关重要。风力发电叶片用复合材料根据叶片长度不同而选择不同，发电功率在1.5MW以下、叶片长度在33米以下的风力发电机一般选用成本较低的不饱和聚酯玻璃钢为原材料，发电功率在1.5MW以上、叶片长度在33米以上的风力发电机一般采用成本较高的环氧玻璃钢材料。
目前，全世界在大力发展兆瓦级大功率风力发电技术，环氧玻璃钢成为了叶片首选材料并大范围推广。虽然环氧树脂具备了风电叶片各方面的力学性能要求，但是其耐候性差，而风力发电机组都设在沿海和荒漠地区。面临着高强度的盐雾腐蚀、紫外线辐射和风沙侵蚀等，风电叶片的表面涂装保护必不可少。
中国专利申请200810234980.6公开了一种“风力发电叶片用涂料”的制备方法，它公开了涂料的A组分的成分为羟基丙烯酸树脂、微支链聚酯多元醇、高耐候助剂、抗磨耗和抗污染助剂等。该涂料所采用的羟基丙烯酸树脂和聚酯多元醇树脂虽然能提供涂料较好的耐候性能，但其耐候性明显不如氟碳树脂，6000h的加速耐候实验证明氟碳聚氨酯白漆保光率为80％，而丙烯酸聚氨酯白漆仅10％；高耐候助剂虽然能提高涂料的耐候性能，但含氟涂料耐候性可在不添加任何耐候助剂的情况下达到更加优越的耐候性；大部分抗磨耗助剂均为聚四氟乙烯蜡粉，采用添加聚四氟乙烯蜡粉来增强体系耐磨性显然不如含氟成膜物；氟改性聚硅氧烷能提高涂料的抗污染性，但效果不如成膜物质中本来就含有大量的氟碳链的涂料。
通过检索尚未发现有采用氟碳聚氨酯涂料为风电叶片表面涂料的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术所述现有风电叶片表面涂料关键性能的不足，提供一种具有优异耐侯性、耐磨性和疏水耐脏的风电叶片面漆涂料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：一种风电叶片面漆涂料，由A和B两种成份混合组配而成，其中：
A组分按照质量重量份数组成及配比为：羟基氟碳树脂20～70份，固体热塑性丙烯酸树脂5～10份，混合有机溶剂3～10份，消光剂4～5份，颜填料15～35份，分散剂0.15～0.9份，流平剂0.1～1份，消泡剂0.1～0.5，催干剂0～0.02份。
B组分按照质量重量份数为：HDI缩二脲型聚异氰酸酯4-14份。
上述羟基氟碳树脂为以氟烯烃、烷基乙烯基醚和羟基乙烯基等醚共聚的氟碳树脂多元醇。
上述固体热塑性丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯共聚物，常温为固体，Tg为60℃左右，体积密度为9.8lb/gal(5.7g/ml)，溶解度参数为9.4，努氏硬度为15～16。
上述混合有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯、二甲苯、三甲苯、丙酮、丁酮、环己酮、脂肪烃油和芳香烃油等其中的2～4种按照任意比例的混合物。
上述消光剂为普通的消光剂，可以是蜡改性二氧化硅。
上述消泡剂为普通的消泡剂。
上述颜料为高耐候金红石型钛白粉、色素槽法炭黑、酞菁蓝和耐晒黄。
上述分散剂为含亲颜料基团的聚丙烯酸酯高聚物或聚氨酯高聚物溶液。
上述流平剂为氟改性聚丙烯酸酯溶液。
上述催干剂为有机锡化合物溶液。
本发明产品的制备方案是：
1、将固体热塑性丙烯酸树脂与混合有机溶剂按3∶2比例混合后倒入密闭反应釜中在70℃下高速搅拌并溶解成溶料冷却后调整固体含量至55-65％待用。
2、取步骤1所得的溶料5～10份和20～30份的羟基氟碳树脂混合作为分散树脂，按照组成配比加入颜料、分散剂、消泡剂分散均匀后研磨制成色浆。
3、利用步骤二所得的色浆调制出所需要颜色的面漆并按照配方量加入消光剂、流平剂及催干剂和剩下的羟基氟碳树脂一起投至分散缸中高速分散使漆料混合均匀，并用混合有机溶剂调节漆料粘度至大于50-60s(涂4杯)，最终制成高性能风力发电叶片用面漆A组分。
4、使用将A组分漆料与B组分按照配比进行混合后及成为面漆，将其调至施工粘度(能在风电叶片上施工为止，具体根据实际应用的需要确定，夏季和冬季不同)后，再均匀喷涂在风电叶片基础材料上即可。
本发明的优点在于：(1)本发明的涂料采用的氟碳树脂能赋予漆膜优异的力学性能；少量固体热塑性丙烯酸树脂提高了颜料与体系的相容性，改善了涂料贮存稳定性。(2)本发明的涂料具有比丙烯酸聚氨酯涂料更加优异的耐候性，加速耐候实验6000h后保光率约为80％，而丙烯酸聚氨酯涂料加速耐候实验4000h后保光率仅10％。(3)本发明的涂料不需添加任何耐磨耗助剂，涂料中大量的C-F键赋予漆膜优异的耐磨性能。(4)本发明的涂料拥有超强的疏水性，使得漆膜的耐酸碱及耐水、油性均大大超越丙烯酸聚氨酯涂料。(5)本发明的涂料具有自清洁作用，所以在挂机后无需后续除垢清洁作业。(6)本发明的涂料室温干燥快，适合滚涂、喷涂及刷涂等多种施工工艺。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1
本实施例的风力发电叶片涂料包括：53份质量百分数为60％的羟基氟碳树脂，7份质量分数为60％的热塑性丙烯酸树脂溶液，25份高耐候颜料，1份改性聚丙烯酸酯分散剂，5份改性气相二氧化硅消光粉，0.3份破泡硅氧烷溶液消泡剂HX2000，0.2份氟改性聚丙烯酸酯流平剂，由4份二甲苯、3份乙酸丁酯和3份丙二醇甲醚醋酸酯组成的有机溶剂，0.02份作为催干剂的有机锡溶液。
其制备方法为：①将4份的固体热塑性丙烯酸树脂与3份由二甲苯和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合溶剂混合在70℃下高速搅拌并溶解成溶料冷却后待用；②将步骤①中所得7份热塑性丙烯酸树脂溶液与13份羟基氟碳树脂混合组成研磨分散树脂，并与颜料、分散剂、消泡剂以及3份丙二醇甲醚醋酸酯研磨制成色浆；③将剩余的40份羟基氟碳树脂作为基体树脂与流平剂、催干剂以及步骤②研磨好的色浆一起投至分散缸中高速分散半小时使漆料混合均匀，并用剩余混合溶剂调节漆料粘度至大于50-60s(涂4杯)，即制得风力发电叶片用涂料的A组分。
将上述制得的涂料A组分与B组分固化剂按5∶1配比混合制得面漆，使用时用混合溶剂调粘度至12s(涂4杯)后喷涂在马口铁板上，放置恒温恒湿室(23℃、50％)中晾干并按技术指标选择相应的调节时间，测得各项技术指标见表2
实施例2～实施例5
实施例2～实施例5的风电叶片面漆的各组分用量见表1，各实施例的制备方法同实施例1，制得的风电叶片面漆各项性能指标见表2。
表1
表2
Claims (6)
1.一种风力发电叶片用面漆，由A和B两种成份混合组配而成，其中：
A组分按照质量重量份数组成及配比为：羟基氟碳树脂20～70份，固体热塑性丙烯酸树脂5～10份，混合有机溶剂3～10份，消光剂4～5份，颜填料15～35份，分散剂0.15～0.9份，流平剂0.1～1份，消泡剂0.1～0.5，催干剂0～0.02份；
B组分按照质量重量份数为： HDI缩二脲型聚异氰酸酯4-14份；
其特征在于：所述的固体热塑性丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯共聚物，常温为固体，Tg为60℃，体积密度为9.8lb/gal, 溶解度参数为9.4，努氏硬度为15～16。
2.如权利要求1所述的风力发电叶片用面漆，其特征在于：所述的羟基氟碳树脂为以氟烯烃、烷基乙烯基醚和羟基乙烯基醚共聚的氟碳树脂多元醇。
3.如权利要求1所述的风力发电叶片用面漆，其特征在于：所述的混合有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯、二甲苯、三甲苯、丙酮、丁酮、环己酮、脂肪烃油和芳香烃油其中的2～4种按照任意比例的混合物。
4.如权利要求1所述的风力发电叶片用面漆，其特征在于：所述的消光剂为蜡改性二氧化硅；消泡剂为普通的消泡剂；颜料为高耐候金红石型钛白粉、色素槽法炭黑、酞菁蓝和耐晒黄；分散剂为含亲颜料基团的聚丙烯酸酯高聚物或聚氨酯高聚物溶液。
5.如权利要求1所述的风力发电叶片用面漆，其特征在于：所述的流平剂为氟改性聚丙烯酸酯溶液；催干剂为有机锡化合物溶液。
6.一种权利要求1所述风力发电叶片用面漆的制作方法，其特征在于：所述的制作方法是：
A、将固体热塑性丙烯酸树脂与混合有机溶剂按3：2比例混合后倒入密闭反应釜中在70℃下高速搅拌并溶解成溶料冷却后调整固体含量至55－65%待用；
B、取步骤1所得的溶料5～10份和20～30份的羟基氟碳树脂混合作为分散树脂，按照组成配比加入颜料、分散剂、消泡剂分散均匀后研磨制成色浆；
C、利用步骤二所得的色浆调制出所需要颜色的面漆并按照配方量加入消光剂、流平剂及催干剂和剩下的羟基氟碳树脂一起投至分散缸中高速分散使漆料混合均匀，并用混合有机溶剂调节漆料粘度至大于60s，最终制成高性能风力发电叶片用面漆A组分；
D、使用将A组分漆料与B组分按照配比进行混合后及成为面漆，将其调至施工粘度后，再均匀喷涂在风电叶片基础材料上即可。
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