专利名称：高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰及制备方法
技术领域：
本发明属于风电叶片涂装与保护领域，具体涉及一种风电叶片注塑成型后表面缺陷填补用聚氨酯大灰，及其制备方法。
背景技术：
目前，世界各国都在大力发展兆瓦级大功率风力发电技术，风能是最具发展前景的能源之一。风力发电机叶片是风力发电机组的核心组成部分之一，设计寿命为20年，机组运行过程中，长期受到风沙、盐雾、强紫外线、寒流、高温等各种恶劣条件的侵蚀。玻璃纤维增强环氧树脂是目前制造兆瓦级风力发电机叶片的主要材料，为防止材料老化保证叶片的使用寿命，必须采用涂料进行涂装保护。涂膜应具有优异的耐磨耗、抗冲击、耐盐雾、耐侯性和耐湿热，并与叶片基材有良好的附着力，以满足一般叶片20年的设计使用年限。风电叶片在铺层成型后，表面不可避免的存在或多或少的缺陷，而这些表面缺陷仅仅通过叶片底漆和面漆是难以填补的。目前，大多数叶片生产厂家所使用的叶片表面缺陷填补大灰为进口产品，鉴于我国纬度跨度大，由北至南环境差异大，有低温干燥，或高温潮湿，进口的产品远远不能满足不同工艺环境的要求，而且价格昂贵，因此，开发一种可满足不同施工条件的质优价廉高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰(俗称腻子)势在必行。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种高性能兆瓦级风电叶片铺层成型表面缺陷填补用聚氨酯大灰。本发明的另一目的是提供一种上述高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰的制备方法。本发明的目的可以通过以下措施达到一种高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰，该聚氨酯大灰由大灰组分A和固化剂组分B混合组配而成，其中所述大灰组分A各组分包括植物油基树脂、聚酯多元醇树脂、着色颜料、体质填料、分散剂、消泡剂、流变剂；所述固化剂组分B由异氰酸酯和流变剂组成。 大灰组分A和固化剂部分B的质量比为100 20 30。大灰组分A各组分的质量份含量为植物油基树脂1-10份、聚酯多元醇树脂10 30份、着色颜料0. 01 0. 7份、惰性体质填料50 80份、分散剂1 3份、消泡剂2 5 份、流变剂0. 1 1.5份。大灰组分A中植物油基树脂为蓖麻油的衍生产品，可选氧化蓖麻油、氢化蓖麻油、 脱水蓖麻油中的一种或几种。大灰组分A中聚酯多元醇，可选用零VOC含量的聚酯多元醇，聚酯多元醇包括二元醇(即聚酯二元醇)、三元醇(即聚酯三元醇)中的一种或几种。大灰部分A中着色颜料选自钛白、炭黑、铁黑和铁黄中的一种或几种；其中钛白优选为锐钛型钛白，炭黑优选为高色素槽法炭黑。大灰部组分A中惰性体质填料为普通常用体质填料，具体可选自重钙、轻钙、滑石粉、硫酸钡(沉淀)、高岭土、云母粉、蜡粉中的一种或几种，优选的组合为重钙、滑石粉、硫酸钡和蜡粉。大灰组分A中分散剂为有机高分子分散剂，进一步可选自EFKA4010 (主要成分聚氨酯聚合物，荷兰EFKA公司)、EFKA4009 (主要成分改性聚氨酯，荷兰EFKA公司)、AFC0NA 5044(主要成分高分子羧酸的有机胺盐)、AFCONA 4047 (主要成分高分子羧酸的有机胺盐)、BI110(主要成分含酸性基团的高分子聚合物，Β (公司)中的一种或几种。大灰组分A中消泡剂为有机高分子消泡剂，进一步可选自AFC0NA2020 (C16H34S， 埃夫科纳公司)、AFC0NA3239 (有机改性的聚硅氧烷，埃夫科纳公司)、BYK066 (破泡聚硅氧烷溶液，BYK公司)、BTO)52(无有机硅破泡聚合物溶液，BYK公司)中的一种或几种，优选采用 AFC0NA2020 和 AFC0NA3239。大灰组分A中流变剂选自有机膨润土、气相二氧化硅、蓖麻油衍生物、BYK410 (主要成分聚醚改性聚硅氧烷，BYK公司)中的一种或几种。固化剂组分B中各组分的质量份含量为多异氰酸酯85 95份，流变剂5 15 份。固化剂组分B中多异氰酸酯选自MDI ( 二苯基甲烷二异氰酸酯)或HDI (六亚甲基二异氰酸酯)中的一种或几种，优选采用MDI。大灰组分B中流变剂选自有机膨润土、气相二氧化硅、蓖麻油衍生物、BI4100 (主要成分聚醚改性聚硅氧烷，BYK公司)中的一种或几种。本发明的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰的制备方法包括如下步骤(1)大灰组分A的制备将植物油基树脂、聚酯树脂、分散剂和消泡剂加热至80 120°C下搅拌混勻，在搅拌下继续加入着色颜料、惰性体质填料和流变剂并搅拌均勻，冷却得到大灰部分。本步骤具体可以为在容器中分别加入配方量的植物油基树脂、聚酯多元醇树脂、分散剂、消泡剂，将物料加热至80-120°C搅拌均勻。在搅拌情况加入着色颜料、惰性体质填料、流变剂，搅拌30 60分钟，冷却至室温即得到风电叶片用聚氨酯大灰A组分。(2)固化剂部分B的制备将多异氰酸酯和流变剂加热至80 120°C下搅拌均勻， 冷却得到固化剂部分；本步骤具体可以为在容器中分别加入配方量的多MDI 二苯基甲烷二异氰酸酯和流变剂加热(控制温度范围80-120°C )后搅拌均勻，冷却至室温即得到风电叶片用聚氨酯大灰B组分。(3)大灰的制备大灰组分A和固化剂组分B混合均勻，得到高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰。本方法中的各组分具体如上所述。本发明产品高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰具有以下特点1、使用方便。使用时，取A、B组分(即大灰部分、固化剂部分)按比例混合并搅拌均勻，然后用刮涂的方法施工即可；2、可操作时间长。20°C时，A、B组分按比例混合并搅拌均勻后15分钟内均可使用；3、干燥速度快。A、B组分按比例混合并搅拌均勻，采用刮涂的方法施工，室温 3-20°C下2. 5-4. 5小时就可打磨；
4、硬度高。A、B组分按比例混合并搅拌均勻所制得的涂层经过完全干燥后Siore D硬度大于70以上；5、附着力好。A、B组分按比例混合并搅拌均勻，刮涂于玻璃纤维增强环氧树脂风电叶片上，拉开法附着力平均超过6MP ；6、收缩率小。A、B组分按比例混合并搅拌均勻经完全干燥后线性收缩率不超过1%。7、质优价廉。性能达到国外同类进口产品水平，价格明显低于国外同类进口产品。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例1A组分(即大灰部分)按照质量重量比例为植物油基树脂氢化蓖麻油5-8份； 聚酯二元醇20-23份；着色颜料钛白0. 2-0. 3份、炭黑0. 1-0. 2份和铁黄0. 1-0. 2份；惰性体质填料重钙沈-27份、滑石粉19. 8-20份、硫酸钡4. 0-4. 3份、蜡粉3. 5-3. 7份；分散剂 AFCONA 4047(埃夫科纳公司)1. 0-1. 5份；消泡剂AFC0NA2020 (埃夫科纳公司)1. 5-1. 7份、 AFC0NA3239 (埃夫科纳公司)1. 3-1. 5份；流变剂蓖麻油衍生物0. 6-0. 8份。该A组分制备方法为(1)在容器中分别加入配方量的植物油基树脂氢化蓖麻油， 聚酯二元醇，分散剂和消泡剂，将物料加热至80-120°C搅拌均勻；( 在搅拌情况加入着色颜料钛白、炭黑和铁黄，惰性体质填料重钙、滑石粉、硫酸钡、蜡粉，流变剂蓖麻油衍生物。控制温度范围80-120°C ;(3)将分散均勻后的物料通过抽真空的办法脱去物料中的气泡即得到风电叶片用聚氨酯大灰A组分。B组分(即固化剂部分)按照质量重量比例为异氰酸酯MDI 二苯基甲烷二异氰酸酯90-92份；流变剂有机膨润土 8. 5-9. 5份、气相二氧化硅0. 2-0. 23份。该B组分制备方法为(1)在容器中分别加入配方量的异氰酸酯MDI 二苯基甲烷二异氰酸酯；流变剂有机膨润土、气相二氧化硅。( 将分散均勻后的物料通过抽真空的办法脱去物料中的气泡即得到风电叶片用聚氨酯大灰B组分。使用时分别取A组分和B组分按重量比100 20的比例混合均勻。实施例2A组分(即大灰部分)按照质量重量比例为植物油基树脂氢化蓖麻油4-6份； 聚酯二元醇19-22份；着色颜料钛白0. 2-0. 3份、炭黑0. 1-0. 2份和铁黄0. 01-0. 02份；惰性体质填料重钙27-30份、滑石粉19-20份、硫酸钡4. 0-4. 3份、蜡粉3. 5-3. 7份；分散剂 AFC0NA5044 (埃夫科纳公司)1. 0-1. 2份；消泡剂AFC0NA2020 (埃夫科纳公司)1. 6-1. 8份、 AFC0NA3239 (埃夫科纳公司)1. 2-1. 4份；流变剂蓖麻油衍生物0. 5-0. 6份。该A组分制备方法为同实施例1 A组分制备方法。该B组分比例及制备方法为同实施例1 B组分比例及制备方法。使用时分别取A组分和B组分按重量比100 23的比例混合均勻。实施例3A组分(即大灰部分)按照质量重量比例为植物油基树脂氢化蓖麻油4-7份； 聚酯二元醇20-22份；着色颜料钛白0. 2-0. 3份、炭黑0. 1-0. 2份和铁黄0. 01-0. 02份；惰性体质填料重钙27-30份、滑石粉19-20份、硫酸钡4. 0-4. 3份、蜡粉3. 5-3. 7份；分散剂 AFC0NA5044 (埃夫科纳公司)1. 2-1. 5份；消泡剂AFC0NA2020 (埃夫科纳公司)1. 6-1. 8份、 AFC0NA3239 (埃夫科纳公司)1. 2-1. 4份；流变剂蓖麻油衍生物0. 5-0. 6份。该A组分制备方法为同实施例1 A组分制备方法。该B组分比例及制备方法为同实施例1 B组分比例及制备方法。使用时分别取A组分和B组分按重量比100 23的比例混合均勻实施例4A组分(即大灰部分)按照质量重量比例为植物油基树脂氢化蓖麻油5-7份； 聚酯二元醇28-30份；着色颜料钛白0. 2-0. 3份、炭黑0. 1-0. 2份和铁黄0. 01-0. 02份；惰性体质填料重钙25- 份、滑石粉19-20份、硫酸钡4. 2-4. 5份、蜡粉3. 4-3. 8份；分散剂 AFC0NA5044 (埃夫科纳公司)1. 1-1. 4份；消泡剂AFC0NA2020 (埃夫科纳公司)1. 4-1. 7份、 AFC0NA3239 (埃夫科纳公司)1. 0-1. 3份；流变剂蓖麻油衍生物0. 5-0. 6份。该A组分制备方法为同实施例1 A组分制备方法。该B组分比例及制备方法为同实施例1 B组分比例及制备方法。使用时分别取A组分和B组分按重量比100 25的比例混合均勻参照有关国家或行业标准，对以上具体实施例及某进口品牌大灰进行性能检测， 结果如下表。
权利要求
1.一种高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰，其特征在于该聚氨酯大灰由大灰组分和固化剂组分混合组配而成，其中所述大灰组分中各成分的质量份含量为植物油基树脂 1-10份、聚酯多元醇树脂10 30份、着色颜料0. 01 0. 7份、惰性体质填料50 80份、 分散剂1 3份、消泡剂2 5份、流变剂0. 1 1. 5份；所述固化剂部分由多异氰酸酯和流变剂组成。
2.根据权利要求1所述的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰，其特征在于所述大灰部分和固化剂部分的质量比为100 20 30。
3.根据权利要求1所述的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰，其特征在于所述植物油基树脂为蓖麻油基树脂，选自氧化蓖麻油、氢化蓖麻油、脱水蓖麻油中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰，其特征在于所述聚酯树脂为聚酯多元醇；所述着色颜料选自钛白、炭黑和铁黄、铁黑中的一种或几种；所述惰性体质填料选自重钙、轻钙、滑石粉、硫酸钡、高岭土、云母粉、蜡粉中的一种或几种；所述分散剂为有机高分子分散剂；所述消泡剂为有机高分子消泡剂。
5.根据权利要求4所述的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰，其特征在于所述有机高分子分散剂选自 EFKA4010、EFKA4009、AFC0NA 5044、AFC0NA 4047,BYKl 10 中的一种或几种； 所述有机高分子消泡剂选自AFC0NA2020、AFC0NA3239, BYK066、BYK052中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰，其特征在于所述固化剂组分中各成分的质量份含量为多异氰酸酯85 95份，流变剂5 15份。
7.根据权利要求1或6所述的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰，其特征在于所述大灰组分的流变剂或固化剂组分的流变剂分别独立地选自有机膨润土、气相二氧化硅、 蓖麻油衍生物、BYK410中的一种或几种；所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种。
8.权利要求1所述的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰的制备方法，其特征在于 包括如下步骤(1)、将植物油基树脂、聚酯多元醇树脂、分散剂和消泡剂加热至80 120°C下高速搅拌混勻，在搅拌的条件下继续加入着色颜料、惰性体质填料和流变剂，搅拌均勻后冷却得到大灰组分；(2)、将多异氰酸酯和流变剂加热至80 120°C下搅拌均勻，冷却得到固化剂部分；(3)、大灰组分和固化剂组分混合均勻，得到高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰。
9.根据权利要求8所述的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰的制备方法，其特征在于所述大灰部分和固化剂部分的质量比为100 20 30。
10.根据权利要求8所述的高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰的制备方法，其特征在于所述植物油基树脂为蓖麻油基树脂，选自氧化蓖麻油、氢化蓖麻油、脱水蓖麻油中的一种或几种；所述聚酯树脂为聚酯多元醇；所述着色颜料选自钛白、炭黑和铁黄中的一种或几种；所述惰性体质填料选自重钙、轻钙、滑石粉、硫酸钡、蜡粉中的一种或几种；所述分散剂为有机高分子分散剂；所述消泡剂为有机高分子消泡剂；所述大灰组分的流变剂或固化剂部分的流变剂分别独立地选自有机膨润土、气相二氧化硅、蓖麻油衍生物、Β (410中的一种或几种；所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
全文摘要
本发明公开了一种高性能兆瓦级风电叶片用聚氨酯大灰及制备方法，该聚氨酯大灰由大灰部分A和固化剂部分B混合组配而成，其中所述大灰部分A各组分包括植物油基树脂、聚酯树脂、着色颜料、体质填料、分散剂、消泡剂、流变剂；所述固化剂部分B由异氰酸酯和触变剂组成。本发明产品具有使用方便、可操作时间长、干燥速度快、硬度高、附着力好、收缩率小等特点。
文档编号C08G18/66GK102241908SQ20111013580
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者刘书巧, 薛芳, 许涛, 陈军 申请人:江苏普兰纳涂料有限公司