发明内容
针对以上问题,本发明的目的在于提供一种环保、快速固化、耐老化、防腐蚀性能极佳的风力叶片涂料及其制备方法,主要通过纳米材料与聚合物进行复合来提高防护材料的抗老化及耐磨等性能。
本发明的技术方案如下:一种风力叶片涂料,由A、B两组分组成,所述的A组分包括纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯和端羟基聚醚合成的预聚物;所述的B组分为含有端氨基聚醚、液体氨类扩链剂和其他助剂的混合物;A、B两种组分的质量比为1∶(0.9-1.1)。
进一步,如上所述的风力叶片涂料,其中,A组分中的纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯是指将纳米材料接枝改性的二苯甲烷二异氰酸酯,二苯甲烷二异氰酸酯为液化二苯甲烷二异氰酸酯;所述的纳米材料是指粒径为10-100纳米的纳米氧化锌、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或者它们的两种以上的组合物;所述的端羟基聚醚为聚醚多元醇;A组分中还含有分散剂、偶联剂。
进一步,如上所述的风力叶片涂料,其中,B组分中的端氨基聚醚为三官能度或两官能度的脂肪族端氨基聚醚,B组分中还可以含有端羟基聚醚,端羟基聚醚为聚醚多元醇,所述的扩链剂为芳香族或脂肪族二氨扩链剂;B组分中所述的助剂包括吸水剂、消光剂、分散剂,也可以进一步包括抗氧剂、催化剂、紫外线吸收剂。B组分中还含有颜料,所述颜料包括钛白粉、炭黑,及其它能够改变涂料颜色的颜料。
进一步,如上所述的风力叶片涂料,其中,所述的A组分中各种成分的质量份数如下:45~85份的液化二苯甲烷二异氰酸酯,0.1~5份的纳米材料,15~60份的聚醚多元醇,0~0.5份的分散剂,0~0.5份的偶联剂。
进一步,如上所述的风力叶片涂料,其中,所述的B组分中各种成分的质量份数如下:0~30份的二烷基甲基二胺,0~25份的二乙基甲苯二胺,0~40份二甲硫基甲苯二胺,5~70份的双官能度伯胺聚醚,0~20份的三官能度伯胺聚醚,0~60份的三官能度聚氧化丙烯醚多元醇,0~50份的二官能度的聚氧化丙烯醚多元醇,0.1~10份颜料,0~1份的催化剂,0.1~3份的吸水剂,0.1~10份的消光剂,0~3份的紫外吸收剂,0.05~1份的分散剂,0~1份的抗氧剂。
更进一步,如上所述的风力叶片涂料,其中,所述的A组分中各种成分的质量份数如下:50~80份的液化二苯甲烷二异氰酸酯,0.5~3份的纳米材料,20~60份的聚醚多元醇,0.05~0.5份的分散剂,0.05~0.5份的偶联剂;所述的纳米材料是指粒径为20-80纳米的纳米氧化锌、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或者它们的两种及两种以上的组合物。
更进一步,如上所述的风力叶片涂料,其中,所述的B组分中各种成分的质量份数如下:0~25份的二烷基甲基二胺,0~25份的二乙基甲苯二胺,0~37份二甲硫基甲苯二胺,20~60份的双官能度伯胺聚醚,5~15份的三官能度伯胺聚醚,0~40份的三官能度聚氧化丙烯醚多元醇,0~40份的二官能度聚氧化丙烯醚多元醇,2~5份颜料,0~0.5份的催化剂,0.5~2份的吸水剂,1~8份的消光剂,0.1~2份的紫外吸收剂,0.1~0.4份的分散剂,0.05~0.5份的抗氧剂。
NCO∶OH=1.0-1.15。
再进一步,如上所述的风力叶片涂料,其中,所述的A组分中各种成分的质量份数如下:NCO含量为15~30%的液化二苯甲烷二异氰酸酯50~75份,0.5~1.5份的纳米材料,20~50份的聚醚多元醇,0.05~0.5份的分散剂,0.05~0.5份的偶联剂;所述的纳米材料是指粒径为30-70纳米的纳米氧化锌、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或者它们的两种以上的组合物;所述的聚醚多元醇是指羟值为45~65、分子量为2000的二官能度的聚醚多元醇,或者羟值为30~40、分子量为3000的三官能度聚醚多元醇。
再进一步,如上所述的风力叶片涂料,其中,所述的B组分中各种成分的质量份数如下:5~20份的二烷基甲基二胺,5~15份的二乙基甲苯二胺,30~60份的双官能度伯胺聚醚,5~15份的三官能度伯胺聚醚,0~40份的三官能度聚氧化丙烯醚多元醇,0~30份的二官能度聚氧化丙烯醚多元醇,2~4份颜料,0.1~0.5份的催化剂,0.5~2份的吸水剂,2~6份的消光剂,0.1~2份的紫外吸收剂,0.2~0.4份的分散剂,0.05~0.5份的抗氧剂;所述的双官能度伯胺聚醚是指胺值为0.9-1.1mmol/g、分子量为1500-2500的双官能的伯胺聚醚,所述的三官能度伯胺聚醚是指胺值为0.5-0.7mmol/g、分子量为3000-6000的三官能伯胺,所述的三官能度聚氧化丙烯醚多元醇是指羟值为50-60、分子量为3000的聚醚多元醇,二官能度聚氧化丙烯醚多元醇是指羟值为45-65、分子量为2000的聚醚多元醇;所述的催化剂是指叔胺类催化剂或有机金属盐催化剂,所述的吸水剂是指分子筛、无水氯化钙、活性碳;所述的消光剂是指二氧化硅、蜡;所述的紫外吸收剂是指二苯甲酮或苯并三唑,所述的分散剂是指聚铵盐、磷酸盐或聚羧酸盐,所述的抗氧剂是指季戊四醇酯、亚磷酸三苯酯、己二醇酯。
NCO∶OH=1.0-1.1。
一种风力叶片涂料的制备方法,包括A组分的制备和B组分的制备。
A组分的制备过程如下:首先对纳米材料进行表面有机包覆,将有机包覆后的纳米材料加入二苯甲烷二异氰酸酯分散、研磨,制得纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯;再将聚醚多元醇和纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯投入反应釜中,搅拌,通入氮气保护,升温至70~90℃,控制反应时间2~3小时,冷却后出料;
B组分的制备过程如下:首先将助剂烘干脱水,加入至液体氨类扩链剂或聚醚中,分散研磨成浆料,再与B组分其它剩余原料混合,搅拌均匀。
进一步,如上所述的风力叶片涂料的制备方法,其中,A组分的制备中纳米材料的表面有机包覆工艺如下:将烘干的纳米材料加入含有适量分散剂的无水乙醇中分散,然后缓慢加入含有偶联剂的无水乙醇液,搅拌均匀,升温至70-90℃,保持20-40分钟,超声分散,洗涤、烘干、研磨,收集样品得到改性纳米粉料。
进一步,如上所述的风力叶片涂料的制备方法,其中,所述的纳米材料是指粒径为10-100纳米的纳米氧化锌、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或者它们的两种以上的组合物。
进一步,如上所述的风力叶片涂料的制备方法,其中,B组分中的助剂包括分散剂、吸水剂、消光剂;还可以进一步包括催化剂、紫外吸收剂、抗氧剂。
进一步,如上所述的风力叶片涂料的制备方法,其中,B组分中的端氨基聚醚为三官能度或两官能度的脂肪族端氨基聚醚,所述的扩链剂为芳香族或脂肪族二氨扩链剂。
进一步,如上所述的风力叶片涂料的制备方法,其中,B组分的制备中还加入颜料,并进行分散研磨,所加颜料包括钛白粉、炭黑。
本发明的有益效果如下:本发明所提供的风力叶片涂料能够快速固化,而且环保性能、耐老化性能、防腐蚀性能极佳,通过纳米材料与二苯甲烷二异氰酸酯进行复合能够提高防护材料的抗老化及耐磨等性能。
具体实施方式
本发明所提供的风力叶片涂料由A、B两组分组成,所述的A组分包括纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯和端羟基聚醚合成的预聚物;所述的B组分为含有端氨基聚醚、液体氨类扩链剂、颜料和其他助剂的混合物,B组分中还可以含有端羟基聚醚。A、B两种组分的质量比为1∶(0.9-1.1)。
A组分首先对纳米材料进行表面有机包覆。将有机包覆后的纳米材料加入二苯甲烷二异氰酸酯分散、研磨,制得纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯;再将聚醚多元醇和纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯投入反应釜中,搅拌,通入氮气保护,升温至70~90℃,控制反应时间2~3小时,冷却后出料。组分中的纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯是指将纳米材料接枝改性的二苯甲烷二异氰酸酯,二苯甲烷二异氰酸酯为液化二苯甲烷二异氰酸酯;所述的纳米材料是指粒径为10-100纳米的纳米氧化锌、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或者它们的两种以上的组合物;所述的端羟基聚醚为聚醚多元醇。
B组分中的端氨基聚醚为三官能度或两官能度的脂肪族端氨基聚醚,端羟基聚醚为聚醚多元醇,所述的扩链剂为芳香族或脂肪族二氨扩链剂;所述的助剂包括分散剂、抗氧剂、催化剂、吸水剂、消光剂、紫外吸收剂。所述颜料包括钛白粉、炭黑,及其它能够改变涂料颜色的颜料。
具体来说,A组分中各种成分的质量份数如下:
45~85份的液化二苯甲烷二异氰酸酯,
0.1~5份的纳米材料,纳米材料是指粒径为10-100纳米的纳米氧化锌、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或者它们的两种以上的组合物,
15~60份的聚醚多元醇,
0~0.5份的分散剂,
0~0.5份的偶联剂。
A组分的制备过程如下:首先对纳米材料进行表面有机包覆,称取1kg纳米材料在105-120℃下烘干,再加入调好pH值并含有适量分散剂的无水乙醇中分散一定时间,然后缓慢加入含有一定量硅烷偶联剂的无水乙醇液,搅拌均匀,升温至70-90℃,保持20-40min,超声分散20min后,洗涤、烘干、研磨,收集样品得到改性纳米粉料。将有机包覆后的纳米材料加入二苯甲烷二异氰酸酯分散、研磨,制得纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯;再将聚醚多元醇和纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯投入反应釜中,搅拌,通入氮气保护,升温至70~90℃,控制反应时间2~3小时,冷却后出料。
B组分中各种成分的质量份数如下:
0~30份的二烷基甲基二胺,
0~25份的二乙基甲苯二胺,
0~40份二甲硫基甲苯二胺,
5~70份的双官能度伯胺聚醚,
0~20份的三官能度伯胺聚醚,
0~60份的三官能度聚氧化丙烯醚多元醇,
0~50份的二官能度的聚氧化丙烯醚多元醇,
1~10份颜料,
0~1份的催化剂,
0.1~3份的吸水剂,
0.1~10份的消光剂,
0~3份的紫外吸收剂,
0.05~1份的分散剂,
0.05~0.5份的抗氧剂。
B组分的制备过程如下:首先将催化剂、吸水剂、消光剂、紫外吸收剂、分散剂、抗氧剂烘干脱水,将上述固体粉末原料一同加入至液体氨类扩链剂或聚醚中,分散研磨成浆料,再与其它原料混合,搅拌均匀。
制备好的A、B组分单独包装。
在更加优化的组成中,A组分中各种成分的质量份数如下:
50~80份的液化二苯甲烷二异氰酸酯,0.5~3份的纳米材料,所述的纳米材料是指粒径为20-80纳米的纳米氧化锌、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或者它们的两种以上的组合物,
20~60份的聚醚多元醇,
0.05~0.5份的分散剂,
0.05~0.5份的偶联剂。
B组分中各种成分的质量份数如下:
0~25份的二烷基甲基二胺,
0~25份的二乙基甲苯二胺,
0~37份二甲硫基甲苯二胺,
20~60份的双官能度伯胺聚醚,
5~15份的三官能度伯胺聚醚,
0~40份的三官能度聚氧化丙烯醚多元醇,
0~40份的二官能度聚氧化丙烯醚多元醇,
2~5份颜料,
0~0.5份的催化剂,
0.5~2份的吸水剂,
1~8份的消光剂,
0.1~2份的紫外吸收剂,
0.1~0.4份的分散剂,
0.05~0.5份的抗氧剂;
NCO∶OH=1.0-1.15。
A组分和B组分的制备过程与上述方法相同。
在最优化的组成中,A组分中各种成分的质量份数如下:
NCO含量为15~30%的液化二苯甲烷二异氰酸酯50~75份,
0.5~1.5份的纳米材料,所述的纳米材料是指粒径为30-70纳米的纳米氧化锌、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或者它们的两种以上的组合物,
20~50份的聚醚多元醇,所述的聚醚多元醇是指羟值为45~65、分子量为2000的二官能度的聚醚多元醇,或者羟值为30~40、分子量为3000的三官能度聚醚多元醇,
0.05~0.5份的分散剂,
0.05~0.5份的偶联剂。
B组分中各种成分的质量份数如下:
5~20份的二烷基甲基二胺,
5~15份的二乙基甲苯二胺,
30~60份的双官能度伯胺聚醚,所述的双官能度伯胺聚醚是指胺值为0.9-1.1mmol/g、分子量为1500-2500的双官能的伯胺聚醚,
5~15份的三官能度伯胺聚醚,所述的三官能度伯胺聚醚是指胺值为0.5-0.7mmol/g、分子量为3000-6000的三官能伯胺,
0~40份的三官能度聚氧化丙烯醚多元醇,所述的三官能度聚氧化丙烯醚多元醇是指羟值为50-60、分子量为3000的聚醚多元醇,
0~30份的二官能度聚氧化丙烯醚多元醇,所述的二官能度聚氧化丙烯醚多元醇是指羟值为45-65、分子量为2000的聚醚多元醇,
0~0.5份的催化剂,所述的催化剂是指叔胺类催化剂或有机金属盐催化剂,
2~4份颜料是指炭黑、钛白等能够用于调整涂料颜色的物质,
0.5~2份的吸水剂,所述的吸水剂是指分子筛、无水氯化钙、活性碳,
2~6份的消光剂,所述的消光剂是指二氧化硅,蜡,
1~2份的紫外吸收剂,所述的紫外吸收剂是指二苯甲酮或苯并三唑,
0.2~0.4份的分散剂,所述的分散剂是指聚铵盐、磷酸盐或聚羧酸盐,
0.05~0.5份的抗氧剂,所述的抗氧剂是指季戊四醇酯、亚磷酸三苯酯、己二醇酯;
B组分中NCO∶OH=1.0-1.1。
A组分和B组分的制备过程与上述方法相同。
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
A组分中各种成分及质量如下:
NCO含量为19%的液化二苯甲烷二异氰酸酯143L 74.5kg,
纳米氧化锌0.5kg,
聚醚多元醇N210 24.8kg,
分散剂Byk-101 0.1kg,
偶联剂Sg-si60 0.1kg。
A组分的制备过程如下:首先将纳米氧化锌在105-120℃下烘干,再加入调好pH值并含有适量分散剂Byk-101的无水乙醇中分散一定时间,然后缓慢加入含有一定量偶联剂Sg-si60的无水乙醇液,搅拌均匀,升温至70-90℃,保持20-40min,超声分散20min后,洗涤、烘干、研磨,收集样品得到改性纳米粉料。将有机包覆后的纳米材料加入二苯甲烷二异氰酸酯分散、研磨,制得纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯;再将聚醚多元醇N210和纳米复合二苯甲烷二异氰酸酯投入反应釜中,搅拌,通入氮气保护,升温至70~90℃,控制反应时间2~3小时,冷却后出料。
B组分中各种成分及质量如下:
端氨基聚醚D2000 35kg
T5000 12.5kg,
端羟基聚醚330N 10kg,
扩链剂E-300 32.5kg,
钛白R-960 2kg,
炭黑0.1kg,
吸水剂活性炭0.5kg,
分散剂byk110 0.2kg,
抗氧化剂1010 0.2kg。
B组分中NCO∶OH=1.15。
B组分的制备过程如下:首先将活性炭、钛白、炭黑、分散剂、抗氧化1010烘干脱水,将上述固体粉末原料一同加入至液体扩链剂E-300中,分散研磨成浆料,再与端氨基聚醚D2000、T5000,以及端羟基聚醚330N混合,搅拌均匀。
实施例2
A组分中各种成分及质量如下:
NCO含量为21.8%的液化二苯甲烷二异氰酸酯Suprasec5005 70.8kg,
纳米碳酸钙1kg,
聚醚多元醇Tdiol2000 25kg,
分散剂Cp-88 0.3kg,
偶联剂Kh-550 0.2kg。
B组分中各种成分及质量如下:
端氨基聚醚D2000 40kg
T5000 10kg,
扩链剂E-100 25kg,
E-300 25kg,
钛白3kg,
分散剂byk110 0.2kg,
吸水剂无水氯化钙0.3kg,
抗氧化剂DRTP 0.1kg。
B组分中NCO∶OH=1.0。
A组分和B组分的制备过程参照上述实施例1的方法。
实施例3
A组分中各种成分及质量如下:
NCO含量为16.5%的液化二苯甲烷二异氰酸酯143L 62kg,
纳米氧化锌0.8kg,
聚醚多元醇330N 37kg,
分散剂Byk-163 0.15kg,
偶联剂Kh-570 0.15kg。
B组分中各种成分及质量如下:
端氨基聚醚D2000 25kg,
T5000 8.5kg,
端羟基聚醚330N 25.8kg,
扩链剂E-300 37kg,
炭黑0.5kg,
分散剂Cp-88 0.05kg,
吸水剂分子筛0.5kg,
紫外吸收剂UV327 0.3kg,
月桂酸二丁基锡0.2kg。
B组分中NCO∶OH=1.05。
A组分和B组分的制备过程参照上述实施例1的方法。
实施例4
A组分中各种成分及质量如下:
NCO含量为15.5%的液化二苯甲烷二异氰酸酯143L 58.5kg,
纳米二氧化钛0.2kg,
聚醚多元醇330N 41.5kg,
分散剂Texaphor 0.1kg,
偶联剂A-151 0.05kg。
B组分中各种成分及质量如下:
端氨基聚醚D2000 39.3kg
D400 20.7kg,
扩链剂6200 40kg,
钛白5kg,
炭黑0.1kg,
分散剂Texaphor 0.4kg,
消光剂二氧化硅2kg,
吸水剂无水氯化钙1kg,
紫外吸收剂UV328 0.4kg,
月桂酸二丁基锡0.2kg,
B组分中NCO∶OH=1.1。
A组分的制备过程参照上述实施例1的方法。
B组分的制备过程如下:首先将消光剂,吸水剂,抗氧化剂,月桂酸二丁基锡烘干脱水,将上述固体粉末原料一同加入至液体扩链剂D400中,分散研磨成浆料,再与端氨基聚醚D2000、扩链剂6200混合,搅拌均匀。
实施例5
A组分中各种成分及质量如下:
NCO含量为15.4%的液化二苯甲烷二异氰酸酯Suprasec2020 56kg,
纳米氧化铝1.5kg,
聚醚多元醇Tdiol2000 47kg,
分散剂Byk-110 0.3kg,
偶联剂Kh-560 0.5kg。
B组分中各种成分及质量如下:
端氨基聚醚D2000 58kg
T5000 5kg,
扩链剂E-100 14kg
6200 23kg,
钛白3kg,
铁红1kg,
分散剂byk110 0.2kg,
消光蜡0.5kg,
吸水剂无水氯化钙0.2kg,
紫外吸收剂UV327 0.5kg。
B组分中NCO∶OH=1.15。
A组分和B组分的制备过程参照上述实施例1的方法。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。