CN106147560A - 一种适用期可调的风电叶片涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工涂料技术领域，特别是一种适用期可调的风电叶片涂料及其制备方法。该涂料由甲，乙两组分构成，其中甲组分由以下重量份配的原料制得：聚天门冬氨酸酯树脂20～40份，液体丁腈橡胶3～6.5份，除水剂1.5～4份，活性稀释剂2～12份，耐磨剂0.4～2份，助剂34.8～74.9份；乙组分由以下重量份配的原料制得：异氰酸酯固化剂93～99份，有机溶剂1～7份。本发明提供的适用期可调的风电叶片涂料适用期在0.5～2.5小时之间可调，具有更低的光泽度，固含量可达80％以上，底面合一，可单道施工，柔韧性、抗冲击性、耐摩擦性、耐候性优异，施工周期短，满足风电叶片的长效防护需求及低涂料VOC的发展趋势。

Description

一种适用期可调的风电叶片涂料及其制备方法
技术领域
本发明实施例涉及化学工业领域中的涂料行业，特别涉及一种适用期可调的风电叶片涂料及其制备方法。
背景技术
风能是一种绿色无污染的能源，随着传统石化资源储量逐步减少及其对环境的影响日益增大，风能的开发利用快速成长。风电叶片是风力发电装置的关键核心部件之一，现有技术下大多数叶片采用环氧玻璃纤维复合材料制作，兆瓦级的叶片接近50米，更大的可达到80米，维修成本高昂，且风能富集的地区通常地理位置偏僻，交通不便，故叶片涂料要求超长防护期效，能够保护叶片运行中所面对风沙雨水磨蚀，紫外线，高低温交变，湿热，盐雾，扭曲变形等破坏因素。风电叶片运行时线速度很高，叶片尖端可达100Km/h，在风沙环境中容易磨损。
现有的叶片涂料最常用的是溶剂型聚氨酯底漆配套聚氨酯面漆，这类涂料往往固含量偏低，且使用的有机溶剂较多，不仅VOC接近甚至超过涂料消费税征收起点，还需要多道涂装才能达到所需的漆膜厚度，干燥慢，施工周期长。
聚天门冬氨酸酯涂料是种新型的材料，不仅耐候耐磨耐湿热耐盐雾，而且能做成固含量高，底面合一的涂料，单道施工厚度可达300μm，满足应用需求与环保化发展的趋势。
目前市售聚天门冬氨酸酯制成涂料也存在一些难点，其与异氰酸酯固化剂反应偏快，对传统高压无气喷涂和油漆喷涂而言，适用期短，这会影响涂料对底材的润湿附着。
叶片涂料要求表面光泽度尽可能低，防止光污染及光污染造成的意外发生。而由于聚天门冬氨酸酯涂料容易因快速反应而迅速提高粘度，故难以添加大量消光粉以获取低光泽涂层，除非外加大量溶剂降低粘度。
CN 105073818A公布了一种低光泽度高固含量聚天门冬氨酸酯涂料，虽然配方中消光剂用量高达12.5份，但涂层的光泽度大多数仍在30～40之间，最低也仅到25。
天门冬氨酸酯树脂快速反应的特点导致该类涂料适用期往往很短，适用期一般小于半小时，不利于实际涂装。CN 103834282A公布了一种聚天门冬氨酸酯涂料，其适用期最高不超过25分钟。专利CN 102391771A公布的一种聚天门冬氨酸酯风电叶片涂料中虽然提到“适用期0.5小时以上”，但并未对适用期作出具体说明。聚天门冬氨酸酯与聚氨酯相比，分子链刚性更大，长久来看其柔韧性、抗冲击性随着固化程度的提高而有一定程度的下降。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种适用期可调的风电叶片涂料及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种适用期可调的风电叶片涂料，包括甲组分和乙组分，其中甲组分主要由以下重量份配比的原料制得：
乙组分主要由以下重量份配比的原料制得：
异氰酸酯固化剂 93～99份
有机溶剂 1～7份。
进一步地，甲组分由以下按照重量份的原料组成：聚天门冬氨酸酯树脂23～37份，液体丁腈橡胶4～6份，除水剂2～3.5份，活性稀释剂7～11份，耐磨剂0.5～1.5份，触变剂0.3～0.5份，颜填料25～30份，消光粉5～10份，有机溶剂8～12份，助剂3～6份；乙组分由以下按照重量份的原料组成：异氰酸酯固化剂94～98份，有机溶剂2～6份。
进一步地，所述助剂以下按照重量份的原料组成，包括光稳定剂0.5～1.4份，紫外线吸收剂0.2～1份，润湿分散剂0.8～2.4份，消泡剂0.2～1份，流平剂0.4～1.5份，偶联剂0.5～2份；
其中，所述紫外线吸收剂为苯并三氮唑类紫外光吸收剂，光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，二者比例为(0.7～2)：(0.5～2)，优选比例为(1～1.4)：(0.6～1.2)；
所述的消泡剂为有机硅类消泡剂；
所述的润湿分散剂为带有酸性基团的聚酯类化合物，其固体含量≥50％，酸值为50mgKOH/g～60mgKOH/g；
所述的流平剂为氟碳高分子化合物类流平剂，包括且不限于BYK公司提供的BYK306，EFKA公司提供的EFKA-3600；
所述的偶联剂为硅烷偶联剂；
所述的颜填料为R706金红石型钛白粉，石英粉，超细玻璃粉，明耐粉的组合；所述的颜填料之间相互协同作用，有助于涂料的耐候性，提高风电叶片运转寿命，能满足通过耐紫外老化性3000h测试。
进一步地，所述活性稀释剂为高沸点活性稀释剂，选自碳酸亚乙烯酯类衍生物，其化学结构式如下表示：
进一步地，所述消光粉为经过有机物处理的气相二氧化硅类消光粉，吸油量为200g/100g～260g/100g。
进一步地，所述的液体丁腈橡胶为端羟基或惰性，羟基含量0～4％，平均分子量2500～4000，黏度(30℃)40～60Pa·s。
进一步地，所述异氰酸酯固化剂选自不限于六亚甲基二异氰酸酯三聚体，异佛尔酮二异氰酸酯三聚体，二环己基甲烷二异氰酸酯三聚体中的至少两种混合。
进一步地，所述有机溶剂为氨酯级有机溶剂，选自乙二醇二乙酸酯，醋酸丁酯，丙二醇甲醚醋酸酯，二甲苯中的至少一种。
进一步地，所述的除水剂为非异氰酸酯型除水剂，沸点低于60℃；所述耐磨剂为高分子蜡助剂，选自不限于聚四氟乙烯微粉蜡，超高分子量聚乙烯微粉中的至少一种复配。
本发明提供的适用期可调的风电叶片涂料的制备方法，其中：
甲组分的制备方法为：
将聚天门冬氨酸酯树脂、助剂、液体丁腈橡胶、活性稀释剂混合搅拌均匀；
在低于600rpm转速的搅拌下，加入触变剂、颜填料，分散至其呈均匀状态研磨50分钟～100分钟；
加入有机溶剂、消光粉、除水剂，用低于600rpm的转速分散10分钟～15分钟，呈均匀状态，过滤得到甲组份。
乙组分的制备方法为：
将异氰酸酯固化剂和有机溶剂混合搅拌均匀，得到乙组份。
本发明提供的适用期可调的风电叶片涂料采用了高沸点活性稀释剂延长了适用期，活性稀释剂能将部分聚天门冬氨酸酯树脂的氨基转化成羟基，降低体系反应速率，从而克服聚天门冬氨酸酯与异氰酸酯反应速率过快的问题，通过聚天门冬氨酸酯与高沸点活性稀释剂的使用比例，可根据需要将适用期控制在0.5小时到2.5小时。高沸点稀释剂挥发量很少，最终未参与反应的部分将作为漆膜的增塑剂，提高漆膜柔韧性，抗冲击性。
本发明提供的适用期可调的风电叶片涂料采用的消光粉为气相二氧化硅类消光粉，经过有机物处理之后吸油量比普通消光粉低，减轻了增稠效应，无需为获取低光泽度而外加过多有机溶剂稀释涂料。降低涂料低光泽度，减少光污染的同时，还保持了涂料的高固含量。由于使用了较少的有机溶剂，大大降低VOC的排放。
本发明提供的适用期可调的风电叶片涂料采用的聚天门冬氨酸酯树脂粘度比聚氨酯的树脂粘度低，不仅耐候，耐磨，耐湿热，耐盐雾，而且能做成固含量高，底面合一的涂料，单道施工厚度可达300μm，适于制备高固含的叶片涂料。同时，采用了低沸点液体除水剂，高沸点活性稀释剂，液体丁腈橡胶的有机组合，进一步协同改善涂料的粘度，从而保证了良好的施工性。
本发明提供的适用期可调的风电叶片涂料采用了液体丁腈橡胶与聚天门冬氨酸酯树脂协同提高漆膜柔韧性，应对风电叶片运行过程中带来的扭曲变形。
本发明提供的适用期可调的风电叶片涂料加入了具有自润滑作用的高分子蜡助剂，提高了漆膜的耐磨性。
本发明提供了适用期可调的风电叶片涂料，适用期在0.5～2.5小时之间可调，具有较低的光泽度，固含量可达到80％以上，满足喷涂施工需要，底面合一单道施工达300μm。将此涂料用于风电叶片的长效防护，大大减少施工现场的VOC排放，良好的柔韧性、抗冲击性、耐候性和耐磨性提高了风电叶片运转寿命，能满足通过耐紫外老化性3000h测试，从而减少了维护维修成本。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例见表1:
表1
实施例1的甲乙组分按甲：乙＝5.2：1(质量比)配合使用；
甲组分的制备方法为：将聚天门冬氨酸酯树脂23份，光稳定剂1.2份，紫外线吸收剂0.8份，润湿分散剂2.2份，消泡剂0.3份，流平剂1.4份，偶联剂1.8份，耐磨剂1.8份，液体丁腈橡胶6.5份，活性稀释剂7份，混合搅拌均匀；在低于600rpm转速的搅拌下，加入触变剂0.3份，颜填料30份，分散至其呈均匀状态，研磨50分钟～100分钟；加入有机溶剂16份，消光粉6份，除水剂1.7份，以低于600rpm的转速分散10分钟～15分钟，呈均匀状态，过滤得到成品；
乙组分的制备方法为：将异氰酸酯固化剂94份，有机溶剂6份混合搅拌均匀，得到成品。
实施例2的甲乙组分按甲：乙＝3.6：1(质量比)配合使用；
甲组分的制备方法为：将聚天门冬氨酸酯树脂30份，光稳定剂0.9份，紫外线吸收剂0.4份，润湿分散剂1.5份，消泡剂0.2份，流平剂0.5份，偶联剂0.9份，耐磨剂0.7份，液体丁腈橡胶3份，活性稀释剂9份，混合搅拌均匀；在低于600rpm转速的搅拌下，加入触变剂0.4份，颜填料33份，分散至其呈均匀状态，研磨50分钟～100分钟；加入有机溶剂9.6份，消光粉7份，除水剂2.9份，用低于600rpm的转速分散10分钟～15分钟，呈均匀状态，过滤得到成品；
乙组分的制备方法为：将异氰酸酯固化剂98份，有机溶剂2份混合搅拌均匀，得到成品。
实施例3的甲乙组分按甲：乙＝2.9：1(质量比)配合使用；
甲组分的制备方法为：将聚天门冬氨酸酯树脂37份，光稳定剂3份，紫外线吸收剂0.3份，润湿分散剂0.9份，消泡剂0.4份，流平剂0.7份，偶联剂1.3份，耐磨剂0.4份，液体丁腈橡胶3份，活性稀释剂11份，混合搅拌均匀；在低于600rpm转速的搅拌下，加入触变剂0.3份，颜填料21份，分散至其呈均匀状态，研磨50分钟～100分钟；加入有机溶剂10.6份，消光粉11份，除水剂1.6份，用低于600rpm的转速分散10分钟～15分钟，呈均匀状态，过滤得到成品；
乙组分的制备方法为：将异氰酸酯固化剂98份，有机溶剂2份混合搅拌均匀，得到成品。
申请人对上述3个实施例所制得的适用期可调的风电叶片涂料性以及现有的风电叶片涂料对比样本A和对比样本B，按照测试标准进行测试，测试对比结果如表2所示：
表2
从表2的测试结果可以看出，对比现有产品，本发明提供的适用期可调的风电叶片涂料的适用期得到显著提高；光泽度(60°)比现有的风电叶片涂料的光泽度更低；固含量达到80％以上，优于对比样本；能通过耐紫外老化性3000h的测试，而对比样则不通过。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种适用期可调的风电叶片涂料，其特征在于，包括甲组分和乙组分，其中甲组分主要由以下重量份配比的原料制得：
乙组分主要由以下重量份配比的原料制得：
异氰酸酯固化剂 93～99份
有机溶剂 1～7份。
2.根据权利要求书1所述的一种适用期可调的风电叶片涂料，其特征在于，甲组分由以下按照重量份的原料组成：聚天门冬氨酸酯树脂23～37份，液体丁腈橡胶4～6份，除水剂2～3.5份，活性稀释剂7～11份，耐磨剂0.5～1.5份，触变剂0.3～0.5份，颜填料25～30份，消光粉5～10份，有机溶剂8～12份，助剂3～6份；乙组分由以下按照重量份的原料组成：异氰酸酯固化剂94～98份，有机溶剂2～6份。
3.根据权利要求书1或2所述的一种适用期可调的风电叶片涂料，其特征在于：所述助剂按照以下重量份配比的原料制得，包括光稳定剂0.5～1.4份，紫外线吸收剂0.2～1份，润湿分散剂0.8～2.4份，消泡剂0.2～1份，流平剂0.4～1.5份，偶联剂0.5～2份；
所述紫外线吸收剂为苯并三氮唑类紫外光吸收剂；
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；
所述的消泡剂为有机硅类消泡剂；
所述的润湿分散剂为带有酸性基团的聚酯类化合物，其固体含量≥50％，酸值为50mgKOH/g～60mgKOH/g；
所述的流平剂为氟碳高分子化合物类流平剂；
所述的偶联剂为硅烷偶联剂；
所述的颜填料为R706金红石型钛白粉，石英粉，超细玻璃粉和明耐粉的组合。
4.所述活性稀释剂为高沸点活性稀释剂，选自碳酸亚乙烯酯类衍生物，其化学结构式如下表示：
5.根据权利要求书1或2中所述的一种适用期可调的风电叶片涂料，其特征在于：所述消光粉为气相二氧化硅类消光粉，吸油量为200g/100g～260g/100g。
6.根据权利要求书1或2中所述的一种适用期可调的风电叶片涂料，其特征在于：所述的液体丁腈橡胶为端羟基或惰性，羟基含量0～4％，平均分子量2500～4000，30℃黏度为40～60Pa·s。
7.根据权利要求书1或2中所述的一种适用期可调的风电叶片涂料，其特征在于：所述异氰酸酯固化剂选自六亚甲基二异氰酸酯三聚体，异佛尔酮二异氰酸酯三聚体和二环己基甲烷二异氰酸酯三聚体中的至少两种混合。
8.根据权利要求书1或2中所述的一种适用期可调的风电叶片涂料，其特征在于：所述有机溶剂为氨酯级有机溶剂，选自乙二醇二乙酸酯，醋酸丁酯，丙二醇甲醚醋酸酯，二甲苯中的至少一种。
9.根据权利要求书1或2中所述的一种适用期可调的风电叶片涂料，其特征在于：所述的除水剂为非异氰酸酯型除水剂，沸点低于60℃；所述耐磨剂为高分子蜡助剂，选自聚四氟乙烯微粉蜡和超高分子量聚乙烯微粉中的至少一种复配。
10.一种适用期可调的风电叶片涂料的制备方法，其特征在于：
甲组分的制备方法：将聚天门冬氨酸酯树脂、助剂、液体丁腈橡胶、活性稀释剂混合搅拌均匀；在低于600rpm转速的搅拌下，加入触变剂、颜填料，分散至其呈均匀状态研磨50分钟～100分钟；加入有机溶剂、消光粉、除水剂，以低于600rpm的转速分散10分钟～15分钟，呈均匀状态，过滤包装得到甲组份；
乙组分的制备方法：将异氰酸酯固化剂和有机溶剂混合搅拌均匀，呈均匀状态，包装得乙组份。
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