CN108129609A - 一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂及制备方法，解决了现有材料应用到风力发电叶片上时存在后期风力发电叶片回收难或性能难以满足要求的问题。本发明包括以下重量份的物质：反应单体稀释剂60～80份、大分子丙烯酸类树脂15～35份、增塑剂0.5～10份、阻聚剂0.1～5份、UV吸收剂0.1～2份、消泡剂0.5～1份、偶联剂0.5～2份、气味调节剂0.1～1份。本发明满足真空灌注工艺需求、力学性能优异，且可以回收再利用。

Description

一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸树脂，具体涉及一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂以及该丙烯酸树脂的制备方法。

背景技术

现有风力发电机叶片全为环氧树脂同其他材料复合而成，环氧树脂具有较好的力学性能，使用上可操作时间长，长期的应用证明了环氧树脂的优越性能。但是随着早期投入的风力发电机使用年限的到期，叶片将面临回收处理的问题，而由于环氧树脂为热固性树脂，因而在回收方面难度较大，现有技术主要是通过高温处理，但这样处理既不经济又污染环境。

如：申请号为CN200910200452.3的一种风力发电叶片用真空灌注树脂及其制备方法。其涉及一种环氧树脂及其制备方法，尤其涉及一种风力发电叶片用真空灌注树脂及其制备方法。一种风力发电叶片用真空灌注树脂，包括A组份和B组份，其特征在于：按重量百分比计，所述A组份含有机硅改性环氧树脂10～30％、环氧树脂混合物49～70％、稀释剂10～30％、消泡剂0.5～1.5％和偶联剂0.5～2.0％；按重量百分比计，所述B组份含脂肪族多胺45～69％、脂环胺30～50％、促进剂0.5～5.0％及染料0.01～0.20％；所述A组份与B组份的重量份数比为100∶33～27。本发明增强了环氧树脂组合物的韧性、耐水性能、耐温性能、环氧树脂与玻璃纤维的浸渍性能及延长了操作时间。

申请号为CN 201310693614.8的一种风电叶片用高韧性真空慢速环氧树脂及其制备方法。本发明涉及一种风电叶片用高韧性真空慢速环氧树脂及其制备方法，该环氧树脂包括A组分和B组分，A组分为：环氧树脂、乙烯基封端环氧聚醚、活性稀释剂、偶联剂、消泡剂；B组分为：脂肪族胺、脂环族胺、芳香族胺中的一种或两种的混合物。本发明的技术方案中的乙烯基封端环氧聚醚与环氧树脂组合物具有很好的相容性，和活性稀释剂复配可增韧环氧树脂组合物，将该环氧树脂组合物与胺固化剂配合使用，可实现树脂的常温固化，凝胶时间为365-397min，所得环氧树脂制品具有较好力学性能，适用于对固化度和冲击性能有较高要求的风电叶片制品，该真空慢速环氧树脂的制备方法较为简单，适宜规模化推广应用。

上述环氧树脂或其他热固性的树脂用作风力发电机叶片的材料，虽然该材料在力学性能、可操作时间等性能上能够满足使用要求，但是存在不便于回收利用的问题。而采用热塑性的树脂，在满足回收需求的情况下，在可操作时间等性能上则无法满足真空灌注工艺需求，并且制备出的树脂在风力发电机叶片上应用后力学性能达不到要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有材料应用到风力发电叶片上时存在后期风力发电叶片回收难或性能难以满足要求的问题，本发明提供了解决上述问题的一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂。

本发明通过下述技术方案实现：

一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，包括以下重量份的物质：

反应单体稀释剂60～80份、大分子丙烯酸类树脂15～35份、增塑剂0.5～10份、阻聚剂0.1～5份、UV吸收剂0.1～2份、消泡剂0.5～1份、偶联剂0.5～2份、气味调节剂0.1～1份。

进一步，所述反应单体稀释剂包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯中的一种或多种。

进一步，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二丁苄酯、邻苯二甲酸二环乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种。

现有技术中，如果仅仅只采用丙烯酸作为主要成份时，其性能并不能满足风力发电机叶片真空灌注工艺的需求，制备出的风力发电机叶片在力学性能方面也存在极大的不足。

本发明通过反应单体稀释剂、大分子丙烯酸类树脂和增塑剂之间的复配，使制成的丙烯酸类树脂能在风力发电机叶片上面应用。即，本发明同玻纤复合时，性能优于环氧树脂，能满足真空灌注工艺，同时在复合材料力学性能方面优于环氧树脂，并且使用的树脂为热塑性丙烯酸树脂，在回收方面将大大的降低难度，通过物理方法即可以达到回收再利用，解决了风力发电叶片回收难的问题。并且，本发明的树脂的生产工艺简单，操作更加简便，生产时间更短，生产成本低廉，生产出的成品气味较低，满足市场需求。

本发明丙烯酸树脂用于风力发电机叶片是全新的应用，能够对于叶片的生产回收以及环境问题带来新的解决路径。

进一步，所述大分子丙烯酸类树脂为丙烯酸类热塑性树脂，其玻璃化转变温度为70～120℃、分子量为40000～100000。更进一步，所述丙烯酸类热塑性树脂由MMA甲基丙烯酸甲酯、BMA甲基丙烯酸丁酯、MA丙烯酸甲酯单独聚合或者共聚得到线性丙烯酸树脂。

进一步，所述阻聚剂包括对苯二酚、甲基氢醌、2,6-二叔丁基甲酚、2,6-二叔丁基对二酚、苯醌中的一种或多种。

进一步，所述UV吸收剂包括水杨酸苯酯、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3，5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、2，4，6-三(2-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、六甲基磷酰三胺中的一种或多种。

进一步，所述消泡剂包括正丁醇、甲基硅油、磷酸三丁酯、聚氧乙烯甘油醚、二甲基硅氧烷中的一种或多种。

进一步，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种；所述气味调节剂为惰性有机气味调节剂。

通过上述辅料的优化选择，能进一步增强本发明的力学和浇注性能，性能更加优异。

一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂的制备方法，包括：

大分子丙烯酸类树脂加入搅拌釜中，然后再加入反应单体稀释剂、大分子丙烯酸类树脂，开启搅拌，加热至40-50℃，搅拌至树脂全部溶解为止，然后再依次加入增塑剂、阻聚剂、UV吸收剂、消泡剂、偶联剂、气味调节剂，继续搅拌至全部溶解后得到成品。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明粘度低易灌注，满足真空灌注工艺需求；抗冲击性能优，低温抗脆性能好，存储期长达24个月，在复合材料力学性能方面优于环氧树脂，并且使用的树脂为热塑性丙烯酸树脂，在回收方面将大大的降低难度，通过物理方法即可以达到回收再利用，效果十分显著；

2、本发明产品无需后固化，同环氧树脂相比较，其压缩、蠕变、韧性均优于环氧树脂；

3、本发明制备工艺更简单，操作更简便，制备时间更短，更加适合工业规模化生产，降低生产成本。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，包括以下物质：反应单体稀释剂、大分子丙烯酸类树脂、增塑剂、阻聚剂、UV吸收剂、消泡剂、偶联剂、气味调节剂。

其中，所述反应单体稀释剂包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；本实施例中优选采用甲基丙烯酸甲酯。所述增塑剂包括邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二丁苄酯、邻苯二甲酸二环乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种；本实施例中优选采用邻苯二甲酸二环己酯。

所述大分子丙烯酸类树脂为丙烯酸类热塑性树脂，其玻璃化转变温度为70～120℃、分子量为40000～100000。所述丙烯酸类热塑性树脂由MMA甲基丙烯酸甲酯、BMA甲基丙烯酸丁酯、MA丙烯酸甲酯单独聚合或者共聚得到线性丙烯酸树脂。本实施例中该丙烯酸类热塑性树脂优选由MMA甲基丙烯酸甲酯单独聚合得到的线性丙烯酸树脂，该线性丙烯酸树脂的分子量为50000～55000。

本发明中所述阻聚剂包括对苯二酚、甲基氢醌、2,6-二叔丁基甲酚、2,6-二叔丁基对二酚、苯醌中的一种或多种。所述UV吸收剂包括水杨酸苯酯、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3，5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、2，4，6-三(2-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、六甲基磷酰三胺中的一种或多种。所述消泡剂包括正丁醇、甲基硅油、磷酸三丁酯、聚氧乙烯甘油醚、二甲基硅氧烷中的一种或多种。所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种；所述气味调节剂为惰性有机气味调节剂。

本实施例中所述阻聚剂优选为甲基氢醌，所述UV吸收剂优选为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑，所述消泡剂优选为聚氧乙烯甘油醚，所述偶联剂优选为硅烷偶联剂，所述气味调节剂优选为柠檬醛。

本实施例中各物质的具体组成如表1所示。

表1

	实例1	实例2	实例3
				反应单体稀释剂	60	70	80
大分子丙烯酸类树脂	30	15	20
				增塑剂	3	7	5
阻聚剂	2	4	0.5
				UV吸收剂	2	1	1
消泡剂	0.5	0.9	0.5
				偶联剂	2	1.6	0.5
气味调节剂	0.5	0.5	1

上述一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂的制备方法，包括：

将大分子丙烯酸类树脂加入搅拌釜中，然后再加入反应单体稀释剂、大分子丙烯酸类树脂，开启搅拌，加热至40～50℃，搅拌至树脂全部溶解为止，然后再依次加入增塑剂、阻聚剂、UV吸收剂、消泡剂、偶联剂、气味调节剂，继续搅拌30min，至全部溶解后得到成品。

实施例2

本实施例与实施例1中实例2的区别在于，本实施例中反应单体稀释剂、大分子丙烯酸类树脂以及增塑剂的组成不同，具体设置如下：

本实施例中，所述反应单体稀释剂包括丙烯酸、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸乙酯按照1∶1∶1的质量比混合后制成；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二丁苄酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二异癸酯按照1∶1∶1∶1的质量比混合后制成。

所述大分子丙烯酸类树脂为丙烯酸类热塑性树脂，其玻璃化转变温度为70～120℃、分子量为90000～95000。所述丙烯酸类热塑性树脂由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯按照1∶1∶1的质量比共聚得到线性丙烯酸树脂。

本实施例制成的成品标记为实例4。

实施例3

本实施例与实施例1中实例2的区别在于，本实施例中阻聚剂、UV吸收剂、消泡剂、偶联剂、气味调节剂的组成不同，具体设置如下：

本实施例中所述阻聚剂包括质量比为1：1的对苯二酚和2,6-二叔丁基对二酚。所述UV吸收剂包括质量比为1：1：1的单苯甲酸间苯二酚酯、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、六甲基磷酰三胺。所述消泡剂包括质量比为1：2的正丁醇和甲基硅油。所述偶联剂为硼酸酯偶联剂；所述气味调节剂为柠檬醛。

本实施例制成的成品标记为实例5。

实施例4

本实施例为实施例1的对比实施例，区别在于，各组分的组成配比不同，具体设置如下：

实例6：反应单体稀释剂90重量份、大分子丙烯酸类树脂10重量份、增塑剂10重量份、阻聚剂6重量份、UV吸收剂3重量份、消泡剂2重量份、偶联剂2重量份。

实例7：反应单体稀释剂50重量份、大分子丙烯酸类树脂45重量份、增塑剂5重量份、阻聚剂3重量份、UV吸收剂2重量份、消泡剂2重量份、偶联剂2重量份、气味调节剂1重量份。

实施例5

本实施例为实施例1中实例2的对比实施例，区别在于，本实施例中反应单体稀释剂、大分子丙烯酸类树脂以及增塑剂的组成不同，具体设置如下：

反应单体稀释剂采用甲基丙烯酸羟乙酯；增塑剂采用顺丁烯二酸二丁酯；大分子丙烯酸类树脂采用丙烯酸羟乙酯共聚得到线性丙烯酸树脂，其玻璃化转变温度为60-70℃、分子量为30000～35000。

本实施例制成的成品标记为实例8。

对上述实例的成品进行检测，检测结果如表2所示。

表2

通过上述实施例的数据对比可知，只有采用本发明优选的反应单体稀释剂、大分子丙烯酸类树脂、增塑剂和本发明所述的配比下才能有效满足叶片真空浇注工艺的需求，并使浇注得到的成品满足叶片力学性能的需求。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，包括以下重量份的物质：

反应单体稀释剂60～80份、大分子丙烯酸类树脂15～35份、增塑剂0.5～10份、阻聚剂0.1～5份、UV吸收剂0.1～2份、消泡剂0.5～1份、偶联剂0.5～2份、气味调节剂0.1～1份。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，所述反应单体稀释剂包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二丁苄酯、邻苯二甲酸二环乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，所述大分子丙烯酸类树脂为丙烯酸类热塑性树脂，其玻璃化转变温度为70～120℃、分子量为40000～100000。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，所述丙烯酸类热塑性树脂由MMA甲基丙烯酸甲酯、BMA甲基丙烯酸丁酯、MA丙烯酸甲酯单独聚合或者共聚得到线性丙烯酸树脂。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，所述阻聚剂包括对苯二酚、甲基氢醌、2,6-二叔丁基甲酚、2,6-二叔丁基对二酚、苯醌中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，所述UV吸收剂包括水杨酸苯酯、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3，5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、2，4，6-三(2-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、六甲基磷酰三胺中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，所述消泡剂包括正丁醇、甲基硅油、磷酸三丁酯、聚氧乙烯甘油醚、二甲基硅氧烷中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种；所述气味调节剂为惰性有机气味调节剂。

10.如权利要求1～9任一项所述一种风力发电机叶片真空灌注用丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，包括：

大分子丙烯酸类树脂加入搅拌釜中，然后再加入反应单体稀释剂、大分子丙烯酸类树脂，开启搅拌，加热至40-50℃，搅拌至树脂全部溶解为止，然后再依次加入增塑剂、阻聚剂、UV吸收剂、消泡剂、偶联剂、气味调节剂，继续搅拌至全部溶解后得到成品。