CN106519937A - 一种风电叶片前缘保护漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片前缘保护漆及其制备方法，该方法以性能优异的高固低粘的聚天门冬氨酸酯与聚异氰酸酯为成膜物质，复合以含有烷基侧链和硅‑氧‑硅主链、具有低熔点的轻质低表面能助剂等构成。通过选取特定的填料作为辅助成分，使得低表面能组分在树脂基体中均匀分散，并随着涂层干燥、固化过程中历经迁移‑聚集过程，以直径约1‑2μm的颗粒形态分布于涂层表面，提供优异的耐磨性能；另外采用本发明方法，在保留了原有树脂各项优异性能的同时，通过加入高性能的紫外光吸收剂提高涂膜的耐光性，相比于普通的丙烯酸聚氨酯涂层，该涂层不仅附着力高，耐候性好，而且表面平整，耐磨性良好。

Description

一种风电叶片前缘保护漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种风电叶片的前缘保护漆及其制备方法。
背景技术
随着世界石油资源的日益匮乏，风能作为一种清洁的可再生能源,已受到越来越多的关注，是最具开发前景的新能源。开发和利用风能资源不仅可以为21世纪寻找新的替代能源，而且有利于环境保护。我国风能资源储备丰厚，然而丰富的风能资源大多分布在空旷的沙漠或寒冷的北方以及高湿度的沿海地带，风力发电机的工作环境十分恶劣。
我国风电产业发展到现在经历了一个由小到大、由慢到快的过程。从20世纪70年代研制成功1KW小型风力发电机组样机，到1998年的国家“乘风计划”揭开了大型风电机组国产化的序幕；从1986年我国第一个风电场在山东荣成并网发电，到2006年底建成了91个风电场；从1999年这批国产化600KW风电机组在达坂城风电一场投入运行，到2005年研发MW级国产化风电机组样机；从2004年总装机容量76.4万KW到2006年底总装机量258.9KW，由此不难看出，我国风电产业在这20多年中逐渐发展、前进、壮大。
国家发改委能源研究所发布了《中国风电发展路线图2050》，预计到2050年，我国的风电装机容量将达到10亿千瓦，满足17％的国内电力需求，由风电开发带来的累积投资将达到12万亿元。目前，我国已经成为全球最大的风电市场，行业内激烈的竞争势必将迎来兼并整合时代，大型的风电设备行业和风电运营商有望获益。另外，风电场开发呈现由陆上向近海发展的趋势，国内部分大型风机制造商已开始涉足。
风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。截止2010末，我国的风电新增装机容量达到18,928兆瓦，累计装机容量达到44,733兆瓦，位居全球首位，结合此次国家能源局的预测，未来到2020、2030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，分别满足当时5％、8％和17％的电力需求，以2020年的数据测算，这就意味着未来十年的年均装机量为1,552.67万千瓦，风电的装机容量将有较大幅度的增长空间。
风力发电叶片在这10多年的运行中，其叶片的前缘最容易受风沙和雨水的侵蚀。运营商为了减少维修费用及运营成本，对生产和涂装叶片的厂家提出叶片前缘特殊保护的要求，以延长其运营和维护寿命，节约成本提高效率。借鉴国外产品和经验，需要开发一种高性能的叶片前缘保护漆。因此，开发出一种简便易行、便于工业大规模生产，具有优异的附着力、良好的耐候性和优异的耐磨性，良好的耐雨水侵蚀性的叶片前缘保护漆将具有极大的意义。
发明内容
本发明的目的是根据现有法律法规及市场的需求，提供一种环保型高固低粘的叶片前缘保护漆，其具有优异的附着力、耐磨性、耐雨水侵蚀性、耐候性、耐化学性和施工性、低VOC环保性，适用于叶片前缘的涂装。
本发明的目的可以通过以下措施达到：一种用于叶片前缘保护漆的涂料，主要由涂料部分和固化剂部分按如下质量组分配制而成：
(1)涂料部分
树脂 52～58份；
高耐候颜料 33～38份；
分散剂 2～4份；
防沉剂 0.3～0.6份；
流平剂 0.5～1份；
催干剂 0.1～0.3份；
低表面能助剂 0.5-1份；
光吸收剂 2～3份；
光稳定剂 1～2份；
填料 3～6份；
(2)固化剂部分
固化剂 100份。
本产品使用时，将涂料、固化剂组分按比例混合并搅拌均匀或调至需要的施工粘度，然后可用喷涂或滚涂的方法施工。其中涂料部分与固化剂部分的重量比为2：1。
本发明中的树脂采用拜耳的NH-1520聚天门冬氨酸树脂。
本发明中的分散剂是AFCONA4201。
本发明中的防沉剂是德固赛的气象二氧化硅A-200。
本发明中的高耐候颜料是杜邦901钛白。
本发明中的流平剂为氟改性丙烯酸酯EFKA3777。
本发明中的催干剂为陶氏T-12。
本发明中的低表面能助剂为LancoTMGlidd 4370。
本发明中的光吸收剂为巴斯夫的1130。
本发明中的光稳定剂为巴斯夫的292。
本发明中的填料位BYK的NANOBYK-3650。
本发明中的固化剂采用日本的HXLV。
风电叶片前缘保护漆由如下方法配制而成：
(1)将树脂、分散剂、防沉剂和钛白颜料按配方比例加入干净的容器中，高速搅拌均匀后到砂磨研磨至细度小于15微米；
(2)在中高速状态下边搅拌边加入流平剂、催干剂、低表面能助剂、光稳定剂、光吸收剂、填料；
(3)全部加入后，高速搅拌10-15min。
固化剂：采购的原液。
施工时先将上述的漆组份乙与固化剂组份甲按配方量混合均匀，然后根据施工要求用15-40％的稀释剂兑稀，进一步调节至施工粘度，然后均匀喷涂或滚涂于待涂工件上。
本发明的风电叶片前缘保护漆具有以下特点：
(1)本发明的涂料采用特殊改性聚天门冬氨酸树脂，能赋予漆膜优异的耐候性、底材的附着性、耐雨水侵蚀性和高交联密度的成膜性；
(2)本发明的涂料具备良好的物理和化学性能；
(3)本发明的涂料具有良好的施工性，可以大大缩短施工时间和施工成本；
(4)本发明的涂料具有优异的保光、保色和耐磨性。
本发明的风电叶片前缘保护漆与传统聚氨酯叶片涂料相比,施工固含高，一次成膜厚度厚，漆膜交联密度高、致密性好，实现漆膜的耐磨性好，延长叶片在空中的运营使用寿面，减少维护和修补成本，节省能源，提高效率。本发明更具有针对性，相较于传统产品指向性明确，有更广阔的市场的需求和前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
本实施例风电叶片前缘保护漆质量组份：树脂52份，分散剂2份，防沉剂0.3份，高耐候颜料33份，流平剂0.5份，催干剂0.1份，低表面能助剂0.5份，光吸收剂2份，光稳定剂1份，填料3份。
(1)将52份树脂加入干净的容器中，边搅边加2份分散剂、0.3份防沉剂、33份高耐候颜料，加完后在中高剪切力下搅拌均匀30分钟，然后到砂磨进行研磨至细度小于15微米；
(2)边搅拌边依次加入0.5份流平剂，0.1份催干剂，0.5份低表面能助剂，2份光吸收剂，1份光稳定剂，3份填料，搅拌均匀；
(3)物料加完后，中高剪切力搅拌10-15分钟；
(4)搅拌结束后，静置等待气泡消失后待用。
固化剂组分制备方法：采购所得原液，无需加工。
使用时，涂料组份与固化剂组份按2:1的配比混合，低剪切力搅拌均匀，加入适量稀释剂进行粘度调整，搅拌均匀，150目滤布过滤后，喷涂在马口铁板上，放置恒温恒湿室(23±2℃、50±5％)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1。
实施例2
本实施例风电叶片前缘保护漆质量组份：树脂55份，分散剂3份，防沉剂0.45份，高耐候颜料35份，流平剂0.75份，催干剂0.15份，低表面能助剂0.75份，光吸收剂2.5份，光稳定剂1.5份，填料4.5份。
(1)将55份树脂加入干净的容器中，边搅边加3份分散剂、0.45份防沉剂、35份高耐候颜料，加完后在中高剪切力下搅拌均匀30分钟，然后到砂磨进行研磨至细度小于15微米；
(2)边搅拌边依次加入0.75份流平剂，0.15份催干剂，0.75份低表面能助剂，2.5份光吸收剂，1.5份光稳定剂，4.5份填料，搅拌均匀；
(3)物料加完后，中高剪切力搅拌10-15分钟；
(4)搅拌结束后，静置等待气泡消失后待用。
固化剂组分制备方法：采购所得原液，无需加工。
使用时，涂料组份与固化剂组份按2:1的配比混合，低剪切力搅拌均匀，加入适量稀释剂进行粘度调整，搅拌均匀，150目滤布过滤后，喷涂在马口铁板上，放置恒温恒湿室(23±2℃、50±5％)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3
本实施例风电叶片前缘保护漆质量组份：树脂58份，分散剂4份，防沉剂0.6份，高耐候颜料38份，流平剂1份，催干剂0.3份，低表面能助剂1份，光吸收剂3份，光稳定剂2份，填料6份。
(1)将58份树脂加入干净的容器中，边搅边加4份分散剂、0.6份防沉剂、38份高耐候颜料，加完后在中高剪切力下搅拌均匀30分钟，然后到砂磨进行研磨至细度小于15微米；
(2)边搅拌边依次加入1份流平剂，0.3份催干剂，1份低表面能助剂，3份光吸收剂，2份光稳定剂，6份填料，搅拌均匀；
(3)物料加完后，中高剪切力搅拌10-15分钟；
(4)搅拌结束后，静置等待气泡消失后待用。
固化剂组分制备方法：采购所得原液，无需加工。
使用时，漆组份与固化剂组份按2:1的配比混合，低剪切力搅拌均匀，加入适量稀释剂进行粘度调整，搅拌均匀，150目滤布过滤后，喷涂在马口铁板上，放置恒温恒湿室(23±2℃、50±5％)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3。
表1
表2
表3

Claims (13)

1.一种用于风电叶片前缘保护漆，其特征在于：所述的风电叶片前缘保护漆由涂料部分和固化剂部分按如下质量组分配制而成：
（1）涂料部分
树脂 52～58份；
高耐候颜料 33～38份；
分散剂 2～4份；
防沉剂 0.3～0.6份；
流平剂 0.5～1份；
催干剂 0.1～0.3份；
低表面能助剂 0.5-1份；
光吸收剂 2～3份；
光稳定剂 1～2份；
填料 3～6份；
（2）固化剂部分
固化剂 100份。
2.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的树脂是特殊改性聚天门冬氨酸树脂。
3.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的高耐候颜料，包括金红石钛白、炭黑、铁红、铁黄，有机颜料中的一种或几种，根据颜色要求调配而成。
4.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的分散剂是高分子分散剂，包括改性聚丙烯酸酯高聚物、改性聚丙烯酸酯和乙烯基共聚物、高分子量羧酸的烷醇胺盐、脂肪酸改性聚酯中的一种或几种以任意比例的混合。
5.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的防沉剂是气象膨润土、二氧化硅、聚酰胺蜡中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的流平剂，包括聚醚改性有机硅聚合物、聚醚改性有机硅、改性聚硅氧烷、氟碳改性的聚丙烯酸酯、丙烯酸-有机硅共聚物中的一种或几种以任意比例的混合。
7.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的催干剂，包括金属氧化物、金属盐、金属皂中的一种或几种以任意比例的混合。
8.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的低表面能助剂是含有硅-氧-硅结构和烷基链的有机物。
9.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的光吸收剂是苯并三氮唑混合物。
10.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的光稳定剂是受阻胺类光稳定剂。
11.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：配制涂料所用的填料是聚乙烯蜡粉、聚乙烯蜡浆、聚四氟乙烯改性的聚乙烯蜡粉、气相二氧化硅中的一种或几种以任意比例的组合。
12.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：固化剂是脂肪族异氰酸酯类固化剂。
13.根据权利要求1所述的一种风电叶片前缘保护漆，其特征在于：由如下方法制备而成：
（1）将树脂、分散剂、防沉剂和钛白颜料按配方比例加入干净的容器中，高速搅拌均匀后到砂磨研磨至细度小于15微米；
（2）在中高速状态下边搅拌边加入流平剂、催干剂、低表面能助剂、光稳定剂、光吸收剂、填料；
（3）全部加入后，高速搅拌10-15min。
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