CN111334156A - 一种风电叶片快速修补涂层的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，本发明属于涂料技术领域，具有良好的耐水、耐酸性，耐碱性、耐溶剂、耐化学药品等特性，具有较好的光泽，耐磨性，硬度较高，可耐200℃高温,有高柔韧性、耐冲击性、耐温变性，优异的层间附着力等物理性能,可广泛用于各类风电叶片快速修补要求和超高柔韧性风电叶片的涂装和保护。

Description

一种风电叶片快速修补涂层的制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种风电叶片快速修补涂层的制备方法。

背景技术

提起风力发电，许多人的脑海里浮现的是蔚蓝的大海，白色的风车，美丽的山麓，整洁的车道,然而，绝大多数的风电场其实都是建在人迹罕至的地区,运行环境恶劣：我国风电机组一般安装在高山、荒原、戈壁、海岛等风口处，经常受无规律的、变向的、变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，风电机组起停频繁、受冲击大。另外，我国南北地区气候差异大，北方地区冬季气温低，对于北方低温型机组而言，铸件材料除满足常温力学性能要求外，还必须确保在低温-40℃条件下有良好的冲击韧度，风电机组必须具备三防措施防盐雾、防湿热、防霉菌，还应具备一定的抗盐雾腐蚀能力,风电叶片设备维修期长、成本高：风电设备通常架设在高处运行，不便维修，对修补涂料的质量可靠性和耐用性，都有非常严格的要求，风电叶片材料质量要轻，从而能使叶片更容易旋转，风力转换成电能的效率则大大增加。同时，要求风电叶片材料能承受长期的日晒雨淋、风沙、冰雪等侵蚀，还要具有高强度和抗疲劳特性中国的风场大多位于风沙冲击区域，而市场上单一组分的聚氨酯涂料或聚氨酯涂料，只能适应一般较为优良的大气环境，在中国风场根本就不能抵抗风沙的冲击，只能作为一种装饰漆，在沙尘暴冲击区域没有太高的实用价值，如中国专利申请200910075548.1公开了“一种羟基树脂组合物以及含有该组合物的无溶剂聚氨酯腻子”的组成及制备方法， 该腻子的成膜机理是羟基树脂的多羟基与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和己二异氰酸酯(HDI) 预聚物的多异氰酸酯基团(NCO) 反应生成网状结构的聚氨酯填缝材料；由于聚氨酯材料中的氨酯键的键能低，导致附着力小，耐候性差，耐冲击性能低，中国专利申请CN201210073434.5公开了“一种风电叶片用腻子及其制备方法”，腻子性能一般，腻子双组份混合后，聚脲涂料施工时间短，难以进入常规涂料行业，性脆，凝胶时间短，难以在风电叶片施用，且成本高，价格昂贵，而风电叶片大多采用玻璃纤维增强环氧树脂，涂料的结合能力并不强，本领域技术人员亟待开发一种风电叶片快速修补涂层的制备方法以满足现有的技术要求和市场需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种风电叶片快速修补涂层的制备方法。

一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份数计，先将去离子水80~85份注入反应釜中，加入引发剂0.02~0.05份，然后向水中通80~90mL/min氮气20~25min， 再将复合乳化剂0.02~0.1份加入其中，并在搅拌条件下， 将二氧化双环戊二烯12~23份、乙烯基酯树脂24~31份、丙烯酸丁酯5~8份、甲基丙烯酸甲酯12~14份的混合物滴入反应釜中，在反应釜中进行聚合反应，搅拌10~20min后，转移至75~80℃恒温水浴上反应1~2h后，破乳、沉淀，干燥得互穿胶乳粒子；

（2）将乙烯基酯树脂35~40份、互穿胶乳粒子24~31份、颜料4~6份、流变助剂4~6份依次加入调漆罐中，高速分散20~30min，然后用砂磨机研磨分散至细度40~50μm，得到风电叶片快速修补涂料；

（3）在步骤（2）得到的风电叶片快速修补涂料中加入该涂料0.02~0.5%的促进剂和该涂料质量0.1~0.3%的固化剂，搅拌均匀，使用高压无气喷涂涂覆在风电叶片表面，空气压0.3~0.6MPa,压力比45~50:1，喷出量1.1~1.3L/min，经过固化，即得。

进一步的方案，所述步骤（1）的复合乳化剂为烯丙基磺酸钠和烯丙基琥珀酸烷酯磺酸钠质量比1:1 的混合物。

进一步的方案，所述固化剂为邻苯二甲酸二烯丙脂、三羟甲基丙三三丙烯酸酯，所述促进剂为环烷酸钴。

进一步的方案，所述乙烯基酯树脂为Novolac乙烯基酯树脂或双酚A环氧乙烯基树脂或氨基甲酸乙酯乙烯基酯树脂中的其中一种，苯乙烯含量为20%~35%。

进一步的方案，所述颜料为硫酸钡、白炭黑质量比1:2 的混合物。

进一步的方案，所述步骤（2）的流变助剂为由钠基蒙脱土与烯丙基二甲基十六烷基溴化铵在水介质中通过阳离子交换反应制得的离子交换容量为80~90 mmol/100g的插层改性蒙脱土。

进一步的方案，所述步骤（3）的固化工艺为在25~35℃条件下固化10~12h或在60~80℃固化2~4小时或放入EB120/20-200LD型电子束扫描仪中2~9kGy辐照剂量下电子束固化1~10s的其中一种。

氨基甲酸乙酯乙烯基酯树脂Atlac580，南京金陵帝斯曼树脂有限公司，或Dion9800。

本发明的有益效果：

本发明公开的制备方法，采用种子乳液聚合对二氧化双环戊二烯进行改性，使用含有稀释剂苯乙烯的乙烯基酯树脂和丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯进行种子乳液聚合，聚合过程中发生接枝、交联或互相贯穿，在没有改变成本的前提下，通过对聚合工艺的改进，就赋予了涂料更多的优良性能的提升，明显提高了涂料的耐磨、耐水、耐候性，间接提高聚合物的抗冲击强度、拉伸强度和附着强度等性能，在种子胶乳粒子上聚合，得到半互穿聚合物网络，乙烯基酯树脂端基含有两个丙烯酸的双键，溶于苯乙烯中，受到引发剂引发，具有反应活性，涂料聚合物基体凝胶时间更长，柔韧性更好，改善涂膜的物理力学性能和施工性能，固化剂耐热性能好，由于独特的分子结构，可根据环境温度及施工时间进行调整的，而在风电叶片快速修补构成中，对于缩孔，暗泡、漆膜失光等缺陷，需要选择和使得流变助剂，流平助剂用改性蒙脱土是比较好的选择。一方面，烯基长链烷基的存在增加了有机蒙脱土与乙烯基酯树脂分子链之间的作用力，提高了有机蒙脱土与乙烯基酯树脂的相容性，部分树脂分子链的一端插入有机蒙脱土的片层之间，形成物理交联点，使乙烯基酯树脂的触变性增加。另一方面，蒙脱土的比表面积很大，蒙脱土与树脂分子链之间的界面作用很强，因此蒙脱土片层在树脂基体中就起到物理交联点的作用，而加入流变助剂改性蒙脱土，颜料有助于提高涂料的耐紫外光性能，同时可解决涂料在立面厚涂时的流挂问题，可保证有足够的耐久性，选择硫酸钡和白炭黑，制成白色有足够的遮盖力，加入环烷酸钴促进剂，可以有效防止浮色或发花的现象出现。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明公开的风电叶片快速修补涂层，制备方法简单，设备成本低，涂层抗风沙磨损性好，很好的抵抗风电叶片前缘在较高的端速度运行下的风沙侵蚀,良好的抗冰冻性，涂料特种高聚物结构可有效的减少叶片表面结冰结霜,突出的低温柔韧性，保护叶片在低温时安全运行，不开裂，从而更好的保护前缘,漆膜具有良好的保光保色性，特有的突出兼顾耐候、耐磨和耐低温性能。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份数计，先将去离子水85份注入反应釜中，加入引发剂0.05份，然后向水中通90mL/min氮气25min， 再将复合乳化剂0.1份加入其中，并在搅拌条件下， 将二氧化双环戊二烯23份、乙烯基酯树脂31份、丙烯酸丁酯8份、甲基丙烯酸甲酯14份的混合物滴入反应釜中，在反应釜中进行聚合反应，搅拌20min后，转移至80℃恒温水浴上反应2h后，破乳、沉淀，干燥得互穿胶乳粒子；（2）将乙烯基酯树脂40份、互穿胶乳粒子31份、颜料6份、流变助剂6份依次加入调漆罐中，高速分散30min，然后用砂磨机研磨分散至细度50μm，得到风电叶片快速修补涂料；（3）在步骤（2）得到的风电叶片快速修补涂料中加入该涂料0.5%的促进剂和该涂料质量0.3%的固化剂，搅拌均匀，使用高压无气喷涂涂覆在风电叶片表面，空气压0.6MPa,压力比50:1，喷出量1.3L/min，经过固化，即得，所述步骤（1）的复合乳化剂为烯丙基磺酸钠和烯丙基琥珀酸烷酯磺酸钠质量比1:1 的混合物，所述固化剂为三羟甲基丙三三丙烯酸酯，促进剂为环烷酸钴，所述乙烯基酯树脂为氨基甲酸乙酯乙烯基酯树脂，苯乙烯含量为35%，所述颜料为硫酸钡、白炭黑质量比1:2 的混合物，所述步骤（2）的流变助剂为由钠基蒙脱土与烯丙基二甲基十六烷基溴化铵在水介质中通过阳离子交换反应制得的离子交换容量为90 mmol/100g的插层改性蒙脱土，所述步骤（3）的固化工艺为在35℃条件下固化12h。

实施例2

（1）按重量份数计，先将去离子水80份注入反应釜中，加入引发剂0.02份，然后向水中通80mL/min氮气20min， 再将复合乳化剂0.02份加入其中，并在搅拌条件下， 将二氧化双环戊二烯12份、Novolac乙烯基酯树脂24份、丙烯酸丁酯5份、甲基丙烯酸甲酯12份的混合物滴入反应釜中，在反应釜中进行聚合反应，搅拌10min后，转移至75℃恒温水浴上反应2h后，破乳、沉淀，干燥得互穿胶乳粒子；（2）将Novolac乙烯基酯树脂35份、互穿胶乳粒子24份、颜料4份、流变助剂4份依次加入调漆罐中，高速分散30min，然后用砂磨机研磨分散至细度40μm，得到风电叶片快速修补涂料；（3）在步骤（2）得到的风电叶片快速修补涂料中加入该涂料0.5%的促进剂和该涂料质量0.1%的固化剂，搅拌均匀，使用高压无气喷涂涂覆在风电叶片表面，空气压0.3MPa,压力比45:1，喷出量1.1L/min，经过固化，即得，所述步骤（1）的复合乳化剂为烯丙基磺酸钠和烯丙基琥珀酸烷酯磺酸钠质量比1:1 的混合物，所述固化剂为邻苯二甲酸二烯丙脂，促进剂为环烷酸钴，Novolac乙烯基酯树脂，苯乙烯含量为35%，所述颜料为硫酸钡、白炭黑质量比1:2 的混合物，所述步骤（2）的流变助剂为由钠基蒙脱土与烯丙基二甲基十六烷基溴化铵在水介质中通过阳离子交换反应制得的离子交换容量为90 mmol/100g的插层改性蒙脱土，所述步骤（3）的固化工艺为放入EB120/20-200LD型电子束扫描仪中9kGy辐照剂量下电子束固化10s。

对比例1

本对比例与实施例2相比，在步骤（1）中，省去乙烯基酯树脂成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例2

本对比例与实施例2相比，在步骤（1）中，省去流变助剂成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例3

本对比例与实施例2相比，在步骤（2）中，省去互穿胶乳粒子成分，除此外的方法步骤均相同。

对比例4

本对比例与实施例2相比，在步骤（2）中，省去颜料成分，除此外的方法步骤均相同。

表1各实施例和对比例的风电叶片快速修补涂层的性能测试结果

注：GB/T1725色漆、清漆和塑料不挥发物含量的测定；GB/T1731漆膜柔韧性测定法GB/T1732漆膜耐冲击性测定法；GB/T1766-2008色泽和清漆涂层老化的评级力法；GB/T1768-2006色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法；GB/T1771色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定；GB/T3186色漆、清漆和色漆与清漆用原材料取样；GB/T6739色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度；GB/T6753.1色漆、清漆和印刷油墨研磨细度的测定；GB/T9271色漆和清漆标准试板；GB/T9274色漆和清漆耐液体介质的测定；GB/T9278涂料试样状态调节和试验的温湿度；GB/T9286色漆和清漆漆膜的划格试验；GB/T23987-2009色漆和清漆涂层的人工气候老化曝露于荧光紫外线和水；HG/T2884-1997环氧沥青防腐涂料；HG/T3343漆膜耐油性测定法。

Claims (7)

1.一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按重量份数计，先将去离子水80~85份注入反应釜中，加入引发剂0.02~0.05份，然后向水中通80~90mL/min氮气20~25min， 再将复合乳化剂0.02~0.1份加入其中，并在搅拌条件下， 将二氧化双环戊二烯12~23份、乙烯基酯树脂24~31份、丙烯酸丁酯5~8份、甲基丙烯酸甲酯12~14份的混合物滴入反应釜中，在反应釜中进行聚合反应，搅拌10~20min后，转移至75~80℃恒温水浴上反应1~2h后，破乳、沉淀，干燥得互穿胶乳粒子；

（2）将乙烯基酯树脂35~40份、互穿胶乳粒子24~31份、颜料4~6份、流变助剂4~6份依次加入调漆罐中，高速分散20~30min，然后用砂磨机研磨分散至细度40~50μm，得到风电叶片快速修补涂料；

（3）在步骤（2）得到的风电叶片快速修补涂料中加入该涂料0.02~0.5%的促进剂和该涂料质量0.1~0.3%的固化剂，搅拌均匀，使用高压无气喷涂涂覆在风电叶片表面，空气压0.3~0.6MPa,压力比45~50:1，喷出量1.1~1.3L/min，经过固化，即得。

2.根据权利要求1所述的一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的复合乳化剂为烯丙基磺酸钠和烯丙基琥珀酸烷酯磺酸钠质量比1:1 的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，其特征在于，所述固化剂为邻苯二甲酸二烯丙脂、三羟甲基丙三三丙烯酸酯，所述促进剂为环烷酸钴。

4.根据权利要求1所述的一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，其特征在于，所述乙烯基酯树脂为Novolac乙烯基酯树脂或双酚A环氧乙烯基树脂或氨基甲酸乙酯乙烯基酯树脂中的其中一种，苯乙烯含量为20%~35%。

5.根据权利要求1所述的一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，其特征在于，所述颜料为硫酸钡、白炭黑质量比1:2 的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的流变助剂为由钠基蒙脱土与烯丙基二甲基十六烷基溴化铵在水介质中通过阳离子交换反应制得的离子交换容量为80~90 mmol/100g的插层改性蒙脱土。

7.根据权利要求1所述的一种风电叶片快速修补涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的固化工艺为在25~35℃条件下固化10~12h或在60~80℃固化2~4小时或放入EB120/20-200LD型电子束扫描仪中2~9kGy辐照剂量下电子束固化1~10s的其中一种。