CN105907153A - 风电叶片用弹性腻子组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电叶片用弹性腻子组合物及其制备方法，所述组合物包括改性多元醇树脂20-40重量份，分散剂1-5重量份，消泡剂1-5重量份，触变剂1-5重量份，钛白粉5-15重量份，活性分子筛1-5重量份，填料20-50重量份，其中，所述改性多元醇树脂是100重量份的多元醇树脂与30-40重量份聚酯树脂和5-10重量份的聚天门冬氨酸树脂在180-220℃下聚合反应而获得。该弹性腻子组合物具有优异的耐冲击、耐磨蚀、耐沾污、防结冰性能。

Description

风电叶片用弹性腻子组合物

技术领域

本发明涉及风电叶片用弹性腻子组合物及其制备方法。

背景技术

腻子主要用于填缝和填平，由于其特殊的底材，其表面具有许多微小针孔，要求该腻子具有对表面针孔有好的填充性、干燥速度快、与底材的附着力好、弹性好、与面漆的配套性能好等特点。

世界能源消耗量的持续增加，使全球范围内的能源危机形势愈发明显，缓解能源危机、开发可再生能源、实现能源的可持续发展成为世界各国能源发展战略的重要举措。风能作为可再生能源的重要类别，具有蕴藏量巨大、可再生、分布广、无污染等特性，这使得风能发电成为可再生能源发展的重要方向。

在国家优惠政策的刺激下，2008年以来，国内风电建设的热潮达到了白热化的程度，到2014年9月累计装机容量已达到8700万千瓦，占全国总电量的3％左右。据国家发改委能源研究所10月19日发布的《中国风电发展路线图2050》显示，到2020年、2030年和2050年，中国风电装机容量将分别达到2亿、4亿和10亿千瓦，届时分别满足5％、8％、17％的电力需求，因此，风力发电未来可能成为我国的主要战略能源之一。

风电产业的崛起也给其相关产业的发展带来了机遇，涂料就是其中之一。据了解，由于风电装置大多建在沙漠等无人区域，风沙和尘土大，风机系统会遭遇到各种恶劣环境的侵蚀。同时海上风电长期受到水汽、盐雾侵蚀及海浪的冲击，容易发生腐蚀问题。所以必须依靠防腐涂料来保证设备的安全运行以及寿命的延续。风电保护涂料主要包括塔架防腐涂料和叶片保护涂料，而塔架底座、轮毂、轴承、机舱罩、整流罩以及其他电气设备同样也需要涂料的防护。“十二五”末，风电涂料产值将达到30亿～40亿元，这仅仅是新增装机施工用涂料，如果包括叶片的修补、维护，以及整个生命周期，其产值将更高，但现实是，中国的风电涂料，特别是叶片涂料，几乎全部依赖进口。由于风电行业生产材料均受德国劳埃德船级社(GL)认证的限制，而叶片配套的涂料作为叶片材料的一部分，各叶片厂家对涂料配套厂家都有GL认证资质的要求。由于技术难度和地域配套优势，当前具备GL认证并被各叶片厂家广泛选用的叶片涂料公司有四家：美国PPG，德国博格林BERGOLIN，德国美凯维奇MANKIEWICZ和德国巴斯夫BASF。但这些国外厂家的涂料产品高昂的价格，对存在激烈竞争的国内叶片厂家造成了严重负担。在科技部发布的国家高技术研究发展计划(863计划)新材料技术领域“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”重点项目中，风电叶片表面保护涂料规模化制备技术研究作为研究内容列入，要求突破关键技术，推动国产化，研究提出并形成相关行业标准和技术规范，保障我国风电产业的健康、稳定和快速发展。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种风电叶片用弹性腻子组合物及其制备方法，该弹性腻子组合物具有优异的耐冲击、耐磨蚀、耐沾污、防结冰性能，能够耐受风沙寒旱气候和海洋湿热。

根据本发明的第一个方面，提供了一种风电叶片用弹性腻子组合物，其包括下列重量份的组分：

其中，所述改性多元醇树脂是100重量份的多元醇树脂与30-40重量份聚酯树脂和5-10重量份的聚天门冬氨酸树脂在180-220℃下聚合反应(例如约4-5小时)而获得。反应压力可以是在常压下。

所述多元醇树脂的数均分子量优选约1000-2000。优选是聚醚二元醇，具有耐水解稳定性，耐皂化性，高硬度等特点，例如可以使用由BASF公司生产供应的多元醇树脂(系列多元醇，例如HP 4000D)。

所述聚酯树脂数均分子量优选约在1000-2500之间，例如含羟基聚酯，可从BAYER购买，例如1100。

聚天门冬氨酸树脂数均分子量优选约在1000-2000左右，例如可以由德国BAYER供给。

活性分子筛例如是由上海专门生产分子筛的质原分子筛公司生产并提供，例如5A型分子筛活化粉、4A型分子筛活化粉。

所述填料例如选自沉淀硫酸钡、滑石粉等。

所述触变剂例如选自膨润土、气相二氧化硅。

本发明的第二个方面提供了上述弹性腻子组合物的制备方法，包括下列步骤：

将上述重量比的原料投入到密闭式混合设备(例如密炼机)中，充分混合后在真空下进行脱泡处理。脱泡在例如-0.05～0.2MPa，优选约-0.1MPa的真空度下进行5-10分钟即可，密闭式混合设备的搅拌叶片转速维持在300-500rpm。

本发明的第三个方面提供了上述弹性腻子组合物或通过上述方法制备的上述弹性腻子组合物用于涂布风力发电机叶片的用途。

发明优点

1、利用聚酯、聚天门冬氨酸等对多元醇树脂的改性来获得无溶剂弹性树脂，使其具有良好的弹性和拉伸强度；

2、通过活性分子筛的引入，解决了施工过程中容易起泡的问题；

3、通过生产工艺的创新，采用真空条件下进行密闭式高速分散，并进行脱水处理，解决其施工过程中容易出现起泡、针孔等应用问题。

4、本申请中采用三种树脂共聚合成得到的改性聚天门冬氨酸树脂制备腻子，与现有技术中采用聚天门冬氨酸树脂制备的腻子相比，具有以下优点：一产品的柔韧性得到进一步提升；二是产品的成本得到降低(因聚酯树脂和多元醇树脂的成本比聚天门氨酸树脂低很多)；三腻子施工时的操作时间更易掌控，可以得到延长(异氰酸酯与氨基的反应比与羟基的反应要快很多，聚天门氨酸酯树脂含有氨基作反应性基团，而三种树脂合成以后除了氨基，还有羟基)。

具体实施方式

以下通过具体实施方式来说明本发明，然而，这些实施例仅用于说明的目的，不构成对本发明的任何限制。

改性多元醇树脂的制备

将100重量份的购自BASF公司的多元醇树脂HP 4000D与35重量份由BAYER供应的1100聚酯树脂和7.5重量份的购自德国BAYER的聚天门冬氨酸树脂在200℃下在常压下在反应器中聚合反应5小时，获得改性多元醇树脂。

实施例1

以上制备的改性多元醇树脂	30重量份
		分散剂，TEGO Dispers 760W	2重量份
消泡剂，德国迪高化工公司的TEGO Foamex 810水性消泡剂	2重量份
		触变剂气相二氧化硅	2重量份
钛白粉	10重量份
		活性分子筛，质原分子筛公司生产的5A型分子筛活化粉	2重量份
填料滑石粉	35重量份

将上述重量比的原料投入到密炼机中充分混合后进行脱泡处理，防止产生气泡和针孔。脱泡在约-0.1MPa进行5-10分钟，密炼机搅拌轴转速维持在约400rpm。

实施例2

以上制备的改性多元醇树脂	25重量份
		分散剂，TEGO Dispers 760W	3重量份
消泡剂，德国迪高化工公司的TEGO Foamex 810水性消泡剂	3重量份
		触变剂气相二氧化硅	3重量份
钛白粉	10重量份
		活性分子筛，质原分子筛公司生产的5A型分子筛活化粉	2重量份
填料沉淀硫酸钡	35重量份

将上述重量比的原料投入到密炼机中充分混合后进行脱泡处理，防止产生气泡和针孔。脱泡在约-0.1MPa进行5-10分钟，密炼机搅拌轴转速维持在约400rpm。

实施例3

以上制备的改性多元醇树脂	35重量份
		分散剂，TEGO Dispers 760W	2重量份
消泡剂，德国迪高化工公司的TEGO Foamex 810水性消泡剂	2重量份
		触变剂膨润土	2重量份
钛白粉	12重量份
		活性分子筛，质原分子筛公司生产的5A型分子筛活化粉	3重量份
填料滑石粉	40重量份

将上述重量比的原料投入到密炼机中充分混合后进行脱泡处理，防止产生气泡和针孔。脱泡在约-0.1MPa进行5-10分钟，密炼机搅拌轴转速维持在约400rpm。

腻子对比：

Claims (9)

1.一种风电叶片用弹性腻子组合物，其包括下列重量份的组分：

其中，所述改性多元醇树脂是100重量份的多元醇树脂与30-40重量份聚酯树脂和5-10重量份的聚天门冬氨酸树脂在180-220℃下聚合反应而获得。

2.根据权利要求1所述的风电叶片用弹性腻子组合物，其中，所述多元醇树脂的数均分子量为1000-2000，优选，它是聚醚二元醇。

3.根据权利要求1或2所述的风电叶片用弹性腻子组合物，其中，所述聚酯树脂数均分子量在1000-2500之间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的风电叶片用弹性腻子组合物，其中，所述填料选自沉淀硫酸钡或滑石粉。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的风电叶片用弹性腻子组合物，其中，所述触变剂选自膨润土或气相二氧化硅。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的风电叶片用弹性腻子组合物，其中活性分子筛是5A型分子筛活化粉或4A型分子筛活化粉。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的风电叶片用弹性腻子组合物的制备方法，其包括下列步骤：

将规定重量比的原料投入到密闭式混合设备中，充分混合后在真空下进行脱泡处理。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，脱泡在-0.05～0.2MPa，优选约-0.1MPa的真空度下进行5-10分钟即可，密闭式混合设备的搅拌叶片转速维持在300-500rpm。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的风电叶片用弹性腻子组合物或通过权利要求7或8的方法制备的风电叶片用弹性腻子组合物用于涂布风力发电机叶片的用途。