一种防覆冰涂料、其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂料领域，尤其涉及一种防覆冰涂料、其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 覆冰和积雪是一种自然现象。一般来说，导线的覆冰现象是由于各种气象原因而 形成的，其中主要包括温度、湿度、冷暖空气对流、环流和风速等因素。然而，对于风电系统 而言，覆冰则是一种自然灾害，覆冰严重威胁着风电系统的安全运行。
[0003] 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。我国风能资源储备丰厚，然而丰富的风能资源大多分布在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。特别是风电叶片在低温条件下运行时，遇到潮 湿空气、雨水、盐雾和冰雪等，叶片上很容易形成覆冰，不仅严重降低风力发电机的工作效 率、缩短叶片的使用寿命，累积覆冰的大面积脱落也会带来极大的安全隐患。因此，用于风 电叶片的涂料不仅需要具有优异的附着力、良好的耐候性和耐磨性，还应具有防冰自清洁 性能。
[0004] 风电叶片涂层防覆冰的一个主要途径即是，利用涂层的疏水性使水滴在结冰之 前离开材料表面，弱化覆冰与涂层之间的粘附力、使覆冰一旦形成即在自身重力或风等外 力作用下自然脱落。在涂层中引入有机硅、有机氟两类低表面能的物质以及构筑微/纳 米复合的粗糙结构都能够提高涂层的疏水性。但直接以含氟、含硅类低表面能树脂作为 成膜树脂往往导致涂层和基底的附着力变差（CN102863853A)，而突出于涂层表面的微 /纳米尺度粗糙结构极易在叶片转动过程中被磨损，难以保证涂层抗覆冰性能的耐久性 (CN102220063A)。孙志平等通过将含氟单体、含硅单体和丙烯酸酯类单体进行自由基共聚 获得了具有低表面能的防覆冰涂料，该方法工艺相对复杂，所得涂层的综合性能也欠佳 (中国涂料，2013,28(10)，47-49)。专利0附03013316六公开了一种以氟碳树脂为基体树 月旨、通过向其中加入聚酯树脂和纳米填料等获得超耐候耐磨性的防结冰风电叶片涂料的方 法。该种方法虽然保证了涂层良好的耐候性、耐磨性以及优异的疏水性，需要注意的是，以 氟碳树脂为基体将不可避免导致涂层层间附着力下降，且将氟碳树脂和聚酯树脂常温混合 作为基体树脂，二者间相容性仍需要进一步改善。夏娟等考察了几种含氟、含硅类低表面 能助剂对外墙乳胶漆耐沾污性的影响发现，添加低表面能助剂有助于提高外墙涂料的防污 性能。然而，该项工作中低表面能助剂对涂层接触角的贡献并不显著，而且助剂用量较大， 将会导致涂层其它性能受影响（新型建筑材料，2007,（09)，65-67)。雷辉（宇航材料工 艺，2011，（5)，63-65)等通过在涂料中添加疏水剂降低表面能，并借助喷涂工艺提高涂层 表面粗糙度，得到接触角高达139°的疏水涂层。这一技术对传统的喷涂工艺提出了更高的 要求，其实际应用仍存在很大困难。
[0005] 羟基丙烯酸树脂与多异氰酸酯交联后不仅具有硬度高、丰满度高、柔韧性好、耐磨 性好和附着力高等特点，而且其耐介质、耐候性能良好，因此丙烯酸树脂是风电叶片涂料基 体树脂的首选。然而，由普通丙烯酸聚氨酯涂料得到的涂层对水的接触角仅为80°左右，即 使市售的一些氟碳改性丙烯酸聚氨酯涂层的水接触角也大多不超过90°，远不能满足防覆 冰涂料的要求。因此，开发出一种简便易行、便于工业大规模生产、具有良好防覆冰效果、且 特别适用于风电叶片的的防覆冰涂料将具有极大的应用意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种防覆冰涂料，旨在解决现有的防覆冰涂料不能同时满 足防覆冰耐久性好、涂料的水接触角大、涂层与基底附着力好、机械性能优异且工艺简单的 问题。
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种防覆冰涂料的制备方法。
[0008] 本发明的再一目的在于提一种防覆冰涂料在风电叶片上的应用。
[0009] 本发明是这样实现的，一种防覆冰涂料，包括组分A和组分B，其中，所述组分A包 括如下质量份数的下列组分：
[0010] 羟基丙烯酸树脂 45-60份； 硅烷偶联剂 0.2-2份； 含硅低表面能助剂 02-6份； 表面改性助剂 5-K)份； 稀释剂 40-50份; 其他助剂 0.51-11份;
[0011] 所述组分B为质量份数为15-27份的脂肪酸异氰酸酯。
[0012] 进一步的，所述含硅低表面能助剂含有硅-氧-硅结构和烷基链，其结构通式为下 述结构式I或结构式II所述：
[0014] 其中，所述结构式I或结构式II中，7彡η彡25,7彡X彡10,7彡y彡10。
[0015] 进一步的，以所述羟基丙烯酸树脂的质量为100%计，所述羟基丙烯酸树脂中，羟 基的质量百分含量为2-5%，树脂固含质量百分含量为65-80% ;所述羟基丙烯酸树脂玻璃 化温度-40-KTC，柔韧性彡1mm。
[0016] 进一步的，所述羟基丙烯酸树脂为聚氨酯改性的羟基丙烯酸树脂，或所述羟基丙 烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂与含氟、含硅类丙烯酸树脂形成的复合物中的一种。
[0017] 进一步的，所述脂肪族异氰酸酯为HDI三聚体、HDI缩二脲和IPDI三聚体中的至 少一种。
[0018] 进一步的，所述含娃低表面能助剂为Lanco? Glidd 4370、Lanco? Glidd 4365、 BYK-300和德谦433中的至少一种。
[0019] 进一步的，所述表面改性助剂为聚乙烯蜡粉、聚乙烯蜡浆、聚四氟乙烯改性的聚乙 烯蜡粉、气相二氧化硅中的至少一种。
[0020] 进一步的，所述稀释剂为醋酸丁酯、二甲苯和芳烃溶剂油S100#、PMA、环己酮、MAK、 MEK、醋酸乙酯和DBE形成的组合溶剂。选取这些溶剂可以保证丙烯酸树脂和助剂、填料之 间良好的相容性。
[0021] 进一步的，所述其他助剂包括如下重量的下列组分：
[0022] 流平剂 0.3-5份; 消泡剂 0.01-1份; 光稳定剂 0.1-3份； 位阻胺 0.1-2份；
[0023] 进一步的，所述流平剂为聚醚改性的聚二甲基硅氧烷、有机硅改性的聚丙烯酸酯、 氟碳改性的聚丙烯酸酯中的至少一种。
[0024] 进一步的，所述消泡剂为德谦6800、德谦7800、BYK-066N中的至少一种。
[0025] 相应的，一种防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0026] (1)按照上述防覆冰涂料的配方分别称取各组分；
[0027] (2)使用稀释剂溶解羟基丙烯酸树脂，得到羟基丙烯酸树脂体系；
[0028] (3)在混合处理条件下依次向所述羟基丙烯酸树脂体系中添加硅烷偶联剂、含硅 低表面能助剂、表面改性助剂和其他助剂，混合分散处理后得到组分A体系；
[0029] (4)将所述组分A体系与组分B脂肪酸异氰酸酯进行混合处理，得到防覆冰涂料。
[0030] 以及，上述防覆冰涂料在风电叶片上的应用。
[0031] 本发明提供的防覆冰涂料，涂覆使用形成涂层后，随着所述防覆冰涂料中溶剂的 挥发，涂层中所述低表面能组分逐渐凝结并向所述涂层表面迀移，并随之凝聚，以直径约 1-2 μ m的颗粒形态分布于所述涂层表面，所述涂层靠近基材的一侧仍以基体树脂为主，从 而在保证所述涂层和基体之间良好的附着力以及涂层优异机械性能的基础上，提高了涂层 的水接触角，使得所述水接触角高达111.8°。同时，所述防覆冰涂料在使用过程中不易磨 损，其抗覆冰耐久性强、丰满度高、柔韧性好、耐冲击力强、硬度高。
[0032] 本发明提供的防覆冰涂料，只需要将各组分有序混合处理即可得到，方法简单，工