CN105111907A

CN105111907A - 一种长效防挂冰风电叶片涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN105111907A
Application number: CN201510578002.3A
Authority: CN
Inventors: 朱龙晖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2015-12-02

Abstract

本发明公开了一种长效防挂冰风电叶片涂料及其制备方法，其配方包括A组分和B组分，所述A组分包括树脂，分散剂，钛白粉，炭黑，导电材料，消泡剂，流平剂，流变助剂，消光剂，附着力促进剂，引发剂，醋酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯；所述B组分为HDI三聚体及用HDI或IPDI制作的预聚体，形成-NCO含量在5-15%的固化剂组分，并提供了该涂料的制备方法及A组分制备方法。本发明在漆膜满足日常使用的优异性能前提下，将涂膜变成为导体同时也是电阻，彻底解决冬季雨雪天气运行叶片结冰问题的功能，保证风电机组的长期安全稳定运行和使用寿命。

Description

一种长效防挂冰风电叶片涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种长效防挂冰风电叶片涂料及其制备方法。

背景技术

风电叶片在冬季的冰雪天气和低温高湿的南方容易产生覆冰，影响风电的稳定连续安全运行并会对叶片和发电机造成严重损失，针对冬季叶片覆冰问题，现有解决方案多采用纳微粗糙结构和低表面能面漆，实际应用中，纳微粗糙结构和低表面能面漆在叶片高速旋转中很快被空气中杂质磨损而很快就失去其低表面能和高水接触角，也就失去了其疏水的作用；也有采用向叶片中通热空气对叶片整体加热从而将冰融化的方式来达到防挂冰的目的，但是由于叶片材料的导热性不好，需要有较高的内腔温度，同时也由于叶片的密封性不是特别好，也存在大量的热量损耗，所以较少采用；或者采用定期停机除冰的方法，实际对连续发电影响很大，对大型叶片操作极其困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种长效防挂冰风电叶片涂料及其制备方法，在漆膜满足日常使用的优异性能前提下，将涂膜变成为导体同时也是电阻，在冬季易覆冰期间利用风电机组自身的发电量的极小部分在直流安全电压下加热叶片表面，让叶片表面温度高于零度来彻底解决冬季雨雪天气运行叶片结冰问题的功能，保证风电机组的长期安全稳定运行和使用寿命。

一种长效防挂冰风电叶片涂料，其配方包括A组分和B组分，所述A组分的组成如下：树脂：20.0～50.0%，分散剂：1.0～2.0%，钛白粉：20.0～24.0%，炭黑：0.01～1.0%，导电材料：0.01～5.0%，消泡剂：0.3～0.5%，流平剂：0.2～0.3%，流变助剂：1.0～3.0%，消光剂：2.0～4.0%，附着力促进剂：1.0～3.0%，引发剂：0～1.0%，醋酸丁酯：4.0～12.0%，丙二醇甲醚醋酸酯：4.0～12.0%；

所述B组分为HDI三聚体及用HDI或IPDI制作的预聚体，形成-NCO含量在5-15%的固化剂组分。

其中，所述A组分中的树脂为用异氰酸酯固化的含羟基或氨基的具有活泼氢的树脂。

其中，所述涂料的漆膜为导电性能为10～10000Ω·cm的导电材料。

其中，所述A组分的制备步骤如下：

1）半成品1：（1）部分树脂与部分溶剂搅拌溶解均匀；（2）边搅拌边缓慢添加分散剂、钛白粉及其他颜色填料，添加完成后高速分散，保证分散过程形成涡流；（3）搅拌均匀后，研磨成细度30微米以下，得到半成品1；

2）半成品2：（1）剩余树脂在搅拌状态下，依次缓慢将导电材料、引发剂和流变助剂加入，然后高速分散并控制细度在30微米以下；（2）温度达到55～65℃后，继续搅拌30分钟，得到半成品2；

3）A组分成品：（1）将半成品1与半成品2混合，低速搅拌均匀；（2）加入消泡剂、流平剂和附着力促进剂，搅拌均匀；（3）将剩余溶剂加入到混合液中调节粘度，加入消光剂调节光泽，搅拌均匀后得到A组分成品。

其中，所述涂料的制备方法，其步骤包括：（1）以质量配比为2～4:1将A组分和B组分混合，搅拌均匀；（2）加入少量稀释剂，搅拌均匀，得到防挂冰风电叶片涂料。

其中，所述稀释剂为醋酸丁酯：20～70%，丙二醇甲醚醋酸酯：30～80%。

其中，所述涂料采用无气喷涂机进行喷涂施工或滚涂。

其中，所述涂料适用期为1小时，适用期温度为25±2℃，适用期湿度为65±5%。

其中，所述涂料喷涂在风电叶片的漆膜干膜厚度为100～200微米。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的生产工艺，使得导电材料在涂料中分散均匀，同时通过特定的引发剂促进导电材料上的少量羟基和树脂上的氨基发生反应，均匀连接在树脂上，避免团聚，进一步保障导电材料不但在生产过程中的分散性，同时在漆膜施工后的成膜过程中同样均匀分布，保障漆膜的导电性。

2.漆膜拥有良好稳定和合适的电阻，当遭遇严重雨雪天气或低温高湿情况下，此时可便捷的在关键部位即时通电产生热量，热能转化率高，产生热量使叶片易结冰部位的温度高于0℃。

3.漆膜强度高同时柔韧性优异，保护性能好，高低温性能稳定性好，可保证在涂膜有效期内满足对叶片在苛刻工作环境下使用的保护。漆膜耐磨性优异，可以抵抗风叶高速运转中，各种杂质对叶片的冲击和伤害，保证叶片长期稳定使用。

4.高固含，VOC排放低，节能环保。厚浆型，防流挂性能佳，一度施工即可达到要求厚度，大大降低喷涂的工序和时间，极大的提高叶片制造效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

一种长效防挂冰风电叶片涂料，其A组分的制备步骤如下：

实施例1

所述A组分的组成如下：树脂：32.2%，分散剂：2.0%，钛白粉：24.0%，炭黑：1.0%，导电材料：5.0%，消泡剂：0.5%，流平剂：0.3%，流变助剂：3.0%，消光剂：4.0%，附着力促进剂：3.0%，引发剂：1.0%，醋酸丁酯：12.0%，丙二醇甲醚醋酸酯：12.0%；

所述稀释剂为醋酸丁酯：20%，丙二醇甲醚醋酸酯：80%。

实施例2

所述A组分的组成如下：树脂：50.0%，分散剂：1.0%，钛白粉：20.0%，炭黑：0.1%，导电材料：0.1%，消泡剂：0.3%，流平剂：0.2%，流变助剂：1.0%，消光剂：2.0%，附着力促进剂：1.0%，引发剂：0.3%，醋酸丁酯：12.0%，丙二醇甲醚醋酸酯：12.0%；

所述稀释剂为醋酸丁酯：70%，丙二醇甲醚醋酸酯：30%。

实施例1和实施例2在涂料中添加少量导电材料，采用精密制造工艺使涂料的电阻均匀并稳定，漆膜在玻璃钢底材上的表面电阻率控制在10～10000Ω·cm数量级。涂布后，正常情况的使用如同常规叶片防护涂料，当遭遇低温高湿雨雪天气时，即可通过简单的供电装置，向与最容易覆冰部位的漆膜连接的线路提供低压直流电，使漆膜产生热能，使该部位的叶片表面温度保持零度以上，即可有效防止叶片覆冰。电力可来源于本台发电机发电量中的一小部分，不需额外供电，由于只要叶片局部供热，其电耗并不大，发热均匀，不伤叶片。

实施例1和实施例2的生产工艺，使得导电材料在涂料中分散均匀，同时通过特定引发剂促进导电材料上的少量羟基和树脂上的氨基发生反应，均匀接枝在树脂上，避免团聚，进一步保障导电材料不但在生产过程中良好的分散性，同时在漆膜施工后的成膜过程中同样均匀分布，保障漆膜的导电性能和电阻稳定性。

进一步的，漆膜拥有良好稳定的电阻，当遭遇严重雨雪天气或低温高湿情况下，单独低表面能和疏水性能不足以满足防覆冰要求。此时可便捷的在关键部位即时通电产生热量，热能转化率高，产生热量使叶片易结冰部位的温度高于0℃，有效防止覆冰对叶片和发电机的伤害。

漆膜强度高同时柔韧性优异，保护性能好，高低温性能稳定性好，-5℃时漆膜的断裂延伸率可达100%，强度可达30MPa，可保证在涂膜有效期内满足对叶片在苛刻工作环境下使用的保护。保证叶片长期稳定使用。

本发明质量固含高达85%左右，VOC排放低，涂料仅产生150克/升左右的VOC，满足现有国家要求的低VOC排放标准，节能环保。厚浆型，防流挂性能佳，施工湿膜厚可达300微米以上，干膜即可达到要求厚度200微米以上，大大降低喷涂的工序和时间，极大的提高叶片制造效率。

以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种长效防挂冰风电叶片涂料，其特征在于：其配方包括A组分和B组分，所述A组分的组成如下：树脂：20.0～50.0%，分散剂：1.0～2.0%，钛白粉：20.0～24.0%，炭黑：0.01～1.0%，导电材料：0.01～5.0%，消泡剂：0.3～0.5%，流平剂：0.2～0.3%，流变助剂：1.0～3.0%，消光剂：2.0～4.0%，附着力促进剂：1.0～3.0%，引发剂：0～1.0%，醋酸丁酯：4.0～12.0%，丙二醇甲醚醋酸酯：4.0～12.0%；

2.根据权利要求书1所述的一种长效防挂冰风电叶片涂料，其特征在于，所述A组分中的树脂为用异氰酸酯固化的含羟基或氨基的具有活泼氢的树脂。

3.根据权利要求书1所述的一种长效防挂冰风电叶片涂料，其特征在于，所述涂料的漆膜为导电性能为10～10000Ω·cm的导电材料。

4.根据权利要求书1所述的一种长效防挂冰风电叶片涂料，其特征在于，所述A组分的制备步骤如下：

5.根据权利要求书1所述的一种长效防挂冰风电叶片涂料，其特征在于，所述涂料的制备方法，其步骤包括：（1）以质量配比为2～4:1将A组分和B组分混合，搅拌均匀；（2）酌情加入少量稀释剂，搅拌均匀，得到防挂冰风电叶片涂料。

6.根据权利要求书5所述的一种长效防挂冰风电叶片涂料，其特征在于，所述稀释剂为醋酸丁酯：20～70%，丙二醇甲醚醋酸酯：30～80%。

7.根据权利要求书1所述的一种长效防挂冰风电叶片涂料，其特征在于，所述涂料采用无气喷涂机进行喷涂施工或滚涂。

8.根据权利要求书1所述的一种长效防挂冰风电叶片涂料，其特征在于，所述涂料适用期为1小时，适用期温度为25±2℃，适用期湿度为65±5%。

9.根据权利要求书1所述的一种长效防挂冰风电叶片涂料，其特征在于，所述涂料喷涂在风电叶片的漆膜干膜厚度为100～200微米。