专利名称：一种超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂料技术，特别是一种超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料及其制备方法，适用于风力发电机叶片长效防结冰涂装。
背景技术：
风机叶片材质大多为环氧玻璃钢，另外还有不饱和聚酯树脂复合材料，具有质量轻，机械性能好，成本较低的优点，但还存在一些不足如耐候性差，抗磨损性不佳等。风力 发电机组大多位于远离人烟的沙漠、山区、海岸及海上，环境恶劣，叶片需要承受各种强风沙、雨水、冰霜、紫外线辐射等自然因素的侵蚀，以及高速运转的磨蚀。涂层防护技术因其施工简便、适应性广、不受形状、面积约束，可重复涂装、可修复等优势，在表面防护领域具有广泛的应用性，具有优异耐候性、耐磨性的涂层防护技术对提高风电叶片的使用寿命和可靠性具有重要意义。在湿冷环境下运行的风力发电机组，叶片表面因为雾、雨、雪的附着而出现结冰现象，对叶片表面结构、平衡和自重等造成影响，直接威胁到机组的安全和效率。因此，要求叶片涂料不仅要具有优异的耐候性、耐磨性，还需要具备一定的防结冰性。中国专利201010537132. X公开了一种防冰、耐磨涂层，通过添加低介电常数小粒径的物质来降低涂层与冰的粘结力，进而达到防结冰的目的。该涂层耐磨性良好(< 50mg)，但该涂层以聚氨酯树脂为基料，耐侯性一般，使用寿命一般为71年，超过其使用寿命，防护性能会大幅下降甚至消失，若要满足叶片20年的使用寿命，71年后须进行涂装大修。中国专利200710099350. 8公开了一种高疏水性防结冰及防结霜涂料，对各种防结冰涂料的特点进行了对比，通过构造高疏水表面来起到防冰、霜的作用，但并未对涂料的耐候性和耐磨性进行研究，另外该涂料还需加热(100°c热固化7h)固化，并不适用于风电叶片的涂装。风力发电设备维修难度相对较大，维修成本相对较高，通常选用长效保护的涂料，尽量将第一次大修期延长。因此，开发一种便于常温涂装，具有高超的耐候性，突出的耐磨性，还具有一定防结冰性能的风电叶片涂料尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料及其制备方法。为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案
本发明提供的一种超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，由甲组分、乙组份两种组份构成。其中甲组份质量组成百分比为
氟碳树脂27-44聚酯树脂10-25
硅烷偶联剂O. 5-2
润湿分散剂O. 5-2
触变剂O. 5-2
纳米二氧化钛1-5
纳米氧化铝3-6
颜料12-18
填料5-10
消光粉3-6
紫外线吸收剂O. 1-1
流平剂O. 1-0. 8
消泡剂O. 01-0. 4
稀释剂5-10
乙组份为脂肪族异氰酸酯；
甲组分和乙组分按照-NCO/-OH=l. 05^1. 2进行计算配比。所述氟碳树脂，其技术指标为氟含量> 15%，羟基含量> O. 5%，固体份> 50%。可以从以下供应商获得中昊晨光、常熟三爱富、台湾长兴、大连振邦和无锡万博等。所述聚酯树脂玻璃化温度< 20°C，羟基含量> 2%，固体份> 70%。更具体的，所述聚酯树脂为具有良好柔韧性的线性或微支链型聚酯。可从直接从以下供应商获得台湾德谦、深圳威诺华、常州柏鹤涂料、德国拜耳、德固赛、意大利盖斯塔夫，包括但不限于这几个供应商，也可以用合适的原材料在合适的条件下合成。所述硅烷偶联剂为KH550，KH560, KH570中的一种或几种任意比例的组合。所述润湿分散剂为BYK-161，BYK-163，EFKA4061、EFKA4050、EFKA4065 中的一种或几种任意比例的组合。所述触变剂是气相聚乙烯蜡、二氧化硅、聚酰胺蜡、有机膨润土中的任意一种。所述纳米二氧化钛粒径范围为10-100nm。所述纳米氧化铝粒径范围为50_300nm。所述流平剂是BYK-354、BYK-356、EFKA-3777 中的任一种。所述消泡剂是BYK-A530、BYK-066N、Fomex N、6800 中的任一种。所述稀释剂由丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和二甲苯以任意比例组合。具体的，稀释剂可以是丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和二甲苯以体积比1:1:1的混合物。所述颜料包括但不限于钛白粉、耐晒黄、耐晒红和酞青蓝一种或几种任意比例的组合。所述填料包括但不限于石英粉、云母粉和晶须硅任意一种或几种任意比例的组
口 ο所述消光粉和紫外线吸收剂均为市售常规涂料用消光粉和紫外线吸收剂品种。所述脂肪族二异氰酸酯为脂肪族异氰酸酯预聚体，NCO含量为10-25%,包括但不限于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)预聚体，异氟尔酮二异氰酸酯(ITOI)预聚体，二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)预聚体，可以是一种也可以是几种任意比例的组合。
采用表面能低、耐候性能突出的氟碳树脂，赋予漆膜优异的耐候性和疏水性；采用柔韧的聚酯树脂赋予漆膜良好的弹性，并提高漆膜抗冲击性和耐磨性；采用脂肪族异氰酸酯固化剂，赋予漆膜良好的常温干燥性、优异的机械性能和耐候性。采用合适的方式用耐候性能优异的纳米二氧化钛对漆膜耐候性进行增强，用耐磨性能优异的纳米氧化铝在构建粗糙疏水表面的同时，提高漆膜耐磨性。合理利用溶剂和树脂的极性和溶解性，采用合适溶剂实现氟碳树脂、聚酯树脂和固化剂良好的相容性；采用耐候性优异的颜填料，并选用合适的紫外线吸收剂对漆膜耐紫外线性能进行增强；合理调配润湿分散剂、触变剂、消泡剂和流平齐U，实现涂料各组分合适的相容性，得到良好的施工性能和优异的漆膜性能。本发明的超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料的甲组分制备方法包括以下步骤
(1)将氟碳树脂、硅烷偶联剂和部分稀释剂加入分散罐中，搅拌10-20分钟，在搅拌情况下加入纳米二氧化钛、纳米氧化铝，然后，高速分散15-20分钟，球磨24、6h，得到纳米粒子充分分散的衆体，放置备用； (2)将聚酯树脂、消泡剂、润湿分散剂和部分稀释剂加入分散罐中，搅拌5-10分钟，在搅拌情况下加入触变剂，高速分散15-20分钟，在搅拌情况下，依次加入颜料、填料、消光粉和紫外线吸收剂，高速分散15-20分钟，进入砂磨机砂磨至细度< 30 μ m，得到漆浆，放置备用；
(3)在搅拌情况下，将步骤(I)所得浆体加入到步骤(2)漆浆中，然后，加入流平剂，高速分散30-50分钟，调节粘度合格后即得本发明涂料甲组分。在使用本发明的涂料时，甲乙组分按照-NC0/-0H=1. 05^1. 2进行计算配比，混合均匀以后即可涂装。制备方法所述的部分稀释剂，具体可以是指总稀释剂质量25-75%的稀释剂。通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果
1、本发明的风电叶片涂料耐候性能突出，耐磨性突出，远远高出市售叶片涂料，可对风电叶片进行长效保护，节约维修成本；
2、本发明的风电叶片涂料具有优异的疏水效果，水接触角>150°，水滴在涂层表面易成球状，随叶片轻微振动而滚落，起到一定防结冰作用，与市售叶片涂料相比，覆冰量可降低50%以上；
3、本发明的风电叶片防结冰涂料，表干O.5h，实干24h，可刷涂、辊涂、喷涂，常温施工
效率高。
具体实施例方式下面结合实施例对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。对本发明提供一种超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料及其制备方法用实施例加以具体说明，但不局限于此特定实施例。实施例中的配比按质量份数计算。
实施例1:
甲三爱富氟碳树脂JF-2X44
无锡胡埭化工聚酯树脂3090 10硅烷偶联剂KH550O. 5
润湿分散剂BYK-1612
有机膨润土2
纳米二氧化钛I
纳米氧化铝6
金红石型钛白粉12 云母粉10
消光粉6
紫外线吸收剂TINUVIN 326 I 流平剂 BYK-354O.1
消泡剂 BYK-A530O. 4
稀释剂5
乙N75
其中，稀释剂组成为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和二甲苯=1:1:1 (质量比)。制备方法为1、甲组分
(1)将氟碳树脂、硅烷偶联剂和一半稀释剂加入分散罐中，搅拌10-20分钟，在搅拌情况下加入纳米二氧化钛、纳米氧化铝，然后，高速分散15-20分钟，球磨24、6h，得到纳米粒子充分分散的衆体，放置备用；
(2)将聚酯树脂、消泡剂、润湿分散剂和剩余稀释剂加入分散罐中，搅拌5-10分钟，在搅拌情况下加入有机膨润土，高速分散15-20分钟，在搅拌情况下，依次加入钛白粉、云母粉、消光粉和紫外线吸收剂，高速分散15-20分钟，进入砂磨机砂磨至细度< 30 μ m，得到漆衆，放置备用；
(3)在搅拌情况下，将步骤(I)所得浆体加入到步骤(2)漆浆中，然后，加入流平剂，高速分散30-50分钟，调节粘度合格后即得本发明涂料甲组分，按比例分装即可。2、乙组分
按比例分装即可。3、在使用本发明的涂料时，甲乙组分按照一NCO/—OH=L 05 1. 2进行计算配比，混合均匀以后即可涂装。该涂料可采用刷涂、滚涂和喷涂施工。为保证涂装外观，推荐用喷涂施工。所制备的涂料性能符合表I的技术规格，具体指标见表I。实施例2
甲长兴氟碳树脂410127
德固赛聚酯树脂Tl 13625
硅烷偶联剂KH5602
润湿分散剂BYK-163O. 5
聚酰胺蜡O. 5
纳米二氧化钛5
纳米氧化铝3金红石型钛白粉15
石英粉7. 2
消光粉3.89
紫外线吸收剂TINUVIN 944 O.1 流平剂 BYK-356O. 8
消泡剂 Fomex NO. 01
稀释剂10乙N3390
其中，稀释剂组成为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和二甲苯=1:2:1 (质量比)。制备方法同实施例1。所制备的涂料性能符合表I的技术规格，具体指标见表I。实施例3
甲大连振邦氟碳树脂ZB-F700 37 盖斯塔夫聚酯树脂MX35317
硅烷偶联剂KH5701. 2
润湿分散剂EFKA40611. 3
气相二氧化硅I
纳米二氧化钛3
纳米氧化铝4
金红石型钛白粉18
晶须娃粉5
消光粉3
紫外线吸收剂TINUVIN 944 O. 6 流平剂 EFKA 3777O. 6
消泡剂 BYK-066NO. 3
稀释剂8
乙巴斯夫HI 190
其中，稀释剂组成为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和二甲苯=1:1:3 (质量比)。制备方法同实施例1。 所制备的涂料性能符合表I的技术规格，具体指标见表I。表I涂料性能指标及实施例1-3涂料检测结果
权利要求
1.一种超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，由甲组分、乙组份两种组份构成，其特征是甲组份质量组成百分比为 氟碳树脂27-44 聚酯树脂10-25 硅烷偶联剂0. 5-2 润湿分散剂0. 5-2 触变剂0. 5-2 纳米二氧化钛1-5 纳米氧化铝3-6颜料12-18填料5-10消光粉3-6 紫外线吸收剂0. 1-1 流平剂0. 1-0. 8 消泡剂0. 01-0. 4稀释剂5-10 乙组份为脂肪族异氰酸酯； 甲组分和乙组分按照-NCO/-OH=l. 05^1. 2进行计算配比； 所述氟碳树脂的技术指标为氟含量> 15%，羟基含量> 0. 5%，固体份> 50%;所述聚酯树脂玻璃化温度< 20°C，羟基含量> 2%，固体份> 70% ;纳米二氧化钛粒径范围为IO-1OOnm ;纳米氧化招粒径范围为50_300nm。
2.根据权利要求1所述超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，其特征是所述的硅烷偶联剂为KH550，KH560, KH570中的一种或几种任意比例的组合。
3.根据权利要求1所述超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，其特征是所述的润湿分散剂为BYK-161，BYK-163，EFKA4061, EFKA4050, EFKA4065中的任一种或几种任意比例的组合物。
4.根据权利要求1所述超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，其特征是所述的触变剂是气相聚乙烯蜡、二氧化硅、聚酰胺蜡、有机膨润土中的任意一种。
5.根据权利要求1所述超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，其特征是所述的所述聚酯树脂为具有良好柔韧性的线性或微支链型聚酯。
6.根据权利要求1所述超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，其特征是所述的所述流平剂是 BYK-354、BYK-356、EFKA-3777 中的任一种；消泡剂是 BYK-A530、BYK-066N、Fomex N、6800中的任一种。
7.根据权利要求1所述超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，其特征是所述稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和二甲苯任意比例组合物。
8.根据权利要求1所述超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，其特征是所述颜料为钛白粉、耐晒黄、耐晒红和酞青蓝任意比例的组合物；所述填料为石英粉、云母粉和晶须硅任意比例的组合物。
9.根据权利要求1所述超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料，其特征是所述的所述脂肪族二异氰酸酯为脂肪族异氰酸酯预聚体，NCO含量为10-25%。
10.一种权利要求1所述超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料的制备方法，其特征是包括以下步骤(1)将氟碳树脂、硅烷偶联剂和部分稀释剂加入分散罐中，搅拌10-20分钟，在搅拌情况下加入纳米二氧化钛、纳米氧化铝，然后，高速分散15-20分钟，球磨24、6h，得到纳米粒子充分分散的衆体，放置备用；(2)将聚酯树脂、消泡剂、润湿分散剂和部分稀释剂加入分散罐中，搅拌5-10分钟，在搅拌情况下加入触变剂，高速分散15-20分钟，在搅拌情况下，依次加入颜料、填料、消光粉和紫外线吸收剂，高速分散15-20分钟，进入砂磨机砂磨至细度< 30 μ m，得到漆浆，放置备用；(3)在搅拌情况下，将步骤(I)所得浆体加入到步骤(2)漆浆中，然后，加入流平剂，高速分散30-50分钟，调节粘度合格后即得本发明涂料甲组分；在使用时，甲乙组分按照-NC0/-0H=1. 05^1. 2进行计算配比，混合均匀以后即可涂装。
全文摘要
本发明介绍了一种超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料及其制备方法，甲组份质量百分比为氟碳树脂27-44；聚酯树脂10-25；硅烷偶联剂0.5-2；润湿分散剂0.5-2；触变剂0.5-2；纳米二氧化钛1-5；纳米氧化铝3-6；颜料12-18；填料5-10消光粉3-6；紫外线吸收剂0.1-1；流平剂0.1-0.8；消泡剂0.01-0.4；稀释剂5-10；甲组分和脂肪族异氰酸酯按照-NCO/-OH=1.05~1.2配比。本发明的涂料耐候性、耐磨性突出，可对风电叶片进行长效保护，节约维修成本；水接触角≥150°，覆冰量可降低50%以上；表干0.5h，实干24h，可刷涂辊涂喷涂，施工效率高。
文档编号C09D7/12GK103013316SQ201210518589
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者张乐显, 张东亚, 茹伟峰, 刘翰锋 申请人:洛阳七维防腐工程材料有限公司