專利名稱：一種風力發電機組風輪葉片防護涂料及其制備方法
技術領域：
本發明是一種風力發電機組風輪葉片防護涂料及其制備方法。屬于涂料組合物， 特別涉及含氟原子的基于有多個不飽和脂肪族基的化合物的共聚物的涂料組合物。
背景技術：
不可再生的石化能源危機，使得取之不盡的清潔能源風能的利用引起了全球重視，風力發電裝置發展迅速，其中我國風電的發展尤為引人注目。我國對風力發電設備具有大量需求。風輪葉片是風力發電機組的關鍵核心部件之一，約占設備投入總成本的20%左右，有效控制風輪葉片的制造成本，延長其使用壽命是降低風力發電總成本的重要途徑之一。風力發電廠大多建在荒漠、海上及沿海地區，這些地區環境惡劣，風輪葉片在運行過程中承受著砂石沖擊、風沙磨蝕、強烈紫外光照射、大幅度的晝夜溫差沖擊以及酸堿侵蝕。對風輪葉片表面涂刷防護涂料的技術指標要求是異常苛刻的。風輪葉片面臨的環境惡劣，并且多數情況下不可能重做防護層，所以對防護系統的要求比較嚴格，風葉涂料需要具有較強的附著力、較好的耐磨性，能夠提高葉片耐紫外老化、耐風沙侵蝕、耐濕熱以及耐鹽霧腐蝕的能力，能夠適應不同極端氣候條件下風電場使用需求，保證風輪葉片20年的設計使用壽命。公開號為CN101613564A的專利申請公開了《一種風力發電葉片用防護涂料及制備方法》它利用羥基丙烯酸酯樹脂作為風力發電葉片表面防護涂料的基料，以HDI縮二脲和 HDI三聚體的混合物為固化劑制備風力發電機葉片用防護涂料。丙烯酸樹脂涂料具有色淺、 耐候，耐保色保光性強，以及漆膜豐滿度好等特點，但丙烯酸樹脂耐水、耐溶劑性能差，不抗磨，且存在“熱粘冷脆”的不足。上述不足限制了其在風電涂料領域的應用。公開號為CN101665655A的專利申請公開了一種《以有機氟硅改性彈性聚氨酯脲樹脂制備高性能風電涂料》。該申請用聚酯多元醇和聚醚二元醇及端氨基含氟聚硅氧烷等制備的氟硅改性聚氨酯脲樹脂涂料，其性能良好，不足之處是，該涂料所用的端氨基含氟聚硅氧烷等原料的生產成本較高，來源不足，并且，涂料的制備工藝復雜，其溶劑中使用了有毒的二甲苯。目前，采用的風輪葉片防護涂料主要為聚氨酯樹脂涂料。聚氨酯樹脂有極好的耐低溫性能和高彈性能，耐磨、耐腐蝕，但是耐紫外線照射性能及耐老化性能欠佳，使用壽命難以達到20年。氟碳樹脂具有極佳的耐候性、耐老化性、耐腐蝕性、較強的耐磨性以及優良的附著力，能夠滿足風輪葉片防護涂料的要求。公開號為CN101538434A的專利申請公開了《一種風力發電設備防腐用氟碳面漆及其制備方法》用于風力發電塔筒的保護，但尚未見將雙組份氟碳涂料用作風輪葉片防護涂料的文獻和專利報道。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服上述現有技術中的不足之處，提供一種具有極佳耐紫外線老化性、耐磨性、耐玷污性、耐腐蝕性優異，柔韌性好，附著力強的風力發電機組風輪葉片防護涂料，滿足使用壽命> 20年的技術要求。本發明要解決的另一技術問題是提供一種投資省，操作工藝簡便，制造成本較低，有利環境保護的風力發電機組風輪葉片防護涂料的制備方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料，包括組分A和組分B，組分A 組分 B(質量比)=100 6 15，其中組分A為主體組分，包括如下以質量百分數計的原料組分
氟碳樹脂45 75顏填料10 37消光粉2 4分散劑0.3 — 1流平劑0.1 0.5催干劑0.01 0.2消泡劑0.1 0.3光穩定劑0.5 1.5耐磨助劑1 5環保有機溶劑4.5 18.5組分B為固化劑組分，選自脂肪族二異氰酸酯。本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料原料組分中采用了氟碳樹脂作為主體樹脂組分，篩選了與之配伍良好的助劑及環保有機溶劑；并選用性能優異的脂肪族二異氰酸酯作為固化劑組分。配方中的各組分性能相互協調、相互補充、效果疊加。尤其是氟碳樹脂結構中，氟原子的離子半徑小，電負性強，使得氟碳鍵的鍵能較高，對于提高涂料的各種物理性能起到至關重要的作用。成功地彌補了聚氨酯樹脂涂料存在的耐紫外線照射性能及耐老化性能欠佳，使用壽命難以達到20年的不足。從而完成了本發明的任務。本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料，所述氟碳樹脂是由四氟乙烯和乙烯基酯類單體共聚而成，其技術指標如下羥值為30 85mgK0H/g，酸值為0 15mgK0H/g，氟含量彡20%，固含量>50%。是一個優選的技術方案。本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料，所述固化劑是HDI (六亞甲基二異氰酸酯)三聚體。是發明人公開的一個優選的技術方案。本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料，所述分散劑是高分子羧酸類分散劑； 所述流平劑是丙烯酸酯類流平劑；所述催干劑是有機錫類催干劑；所述消泡劑是不含硅酮高分子型消泡劑；所述光穩定劑是苯甲酮類紫外線吸收劑和/或納米氧化鋅類光穩定劑； 所述耐磨助劑是納米Al203/Si&復合型耐磨粉或VS-SP玻璃粉；所述消光粉是二氧化硅類消光粉。本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料，所述顏填料是從金紅石型鈦白粉、硫酸鋇、云母粉、硅微粉、炭黑、大紅顏料中選擇出來的一種或其任意兩種以上組合。本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料，所述環保有機溶劑是從乙酸丁酯、碳酸二甲酯、DBE、丙二醇甲醚醋酸酯中選擇出來的一種或者其任意兩種以上組合。下面提供一種本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料的制備方法，其特征在于包括以下步驟①.組分A的制備按照擬定配方將配方量的四分之三的氟碳樹脂及分散劑、顏填料、消光粉、耐磨助劑、光穩定劑、環保有機溶劑投入帶攪拌的反應釜中，分散均勻，然后采用砂磨機研磨后，再加入其余助劑和剩余配方量的四分之一的氟碳樹脂，高速分散均勻，出料，制得A組分；②.直接采用市售HDI三聚體作為組分B ；③.風力發電機風輪葉片防護涂料的制備使用前，按照組分A 組分B (質量比)=100 6 15比例將A、B兩組分混合均勻，加入適量環保溶劑調整適宜粘度后，供噴涂、輥涂、刷涂使用。本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料及其制備方法，公開的技術方案相比現有技術有如下積極效果1.提供了一種具有極佳耐紫外線老化性、耐磨性、耐玷污性、耐腐蝕性優異，柔韌性好，附著力強的風力發電機組風輪葉片防護涂料，滿足使用壽命> 20年的技術要求。2.提供了一種投資省，操作工藝簡便，制造成本較低，有利環境保護的風力發電機組風輪葉片防護涂料的制備方法。3.具有優異的耐磨性以及抗沖擊性，能夠抵抗氣體沖刷及砂石沖擊。4.具有優異的化學穩定性，能夠抵抗酸堿腐蝕。5.具有較好的不粘性及防污性能夠提高風輪葉片的自潔性及減輕風輪葉片的風阻。6.漆膜耐干濕循環及冷熱循環能力強，能夠在干濕及冷熱交替頻繁的環境正常使用。具有優異的電氣絕緣性能。7.本發明的涂料產品在生產及使用過程中不使用二甲苯等毒性較大的溶劑，具有較好的環保性能。
具體實施例方式本發明下面將結合實施例作進一步詳述實施例1按照如下步驟制備本發明的白色風力發電機組風輪葉片防護涂料①.組分A的制備包括如下以質量百分數計的原料組分氟碳樹脂450 g 顏填料
金紅石型鈦白粉194 g
硅微粉I76 g
二氧化硅消光粉德謙GASIL HP24020 g
耐磨助劑VX-SP玻璃粉IOg
高分子羧酸類分散劑德謙904S10 g
聚丙烯酯類流平劑鑫鈦克Glattrc MAA5 g
有機錫類催干劑鑫鈦克PU-180.1 g
美國氰特苯甲酮類紫外線吸收劑5 g
不含硅酮高分子消泡劑鑫鈦克Defoamec2301 g
環保有機溶劑
DBE20 g
乙酸丁酯64+5 g
碳酸二甲酯44+4g按照擬定配方將配方量的四分之三的氟碳樹脂及分散劑、顏填料、消光粉、耐磨助劑、光穩定劑、環保有機溶劑投入帶攪拌的反應釜中，分散均勻，然后采用砂磨機研磨后，再加入流平劑、催干劑和剩余配方量的四分之一的氟碳樹脂，高速分散均勻，出料，制得A組分；②.直接采用市售HDI三聚體作為組分B ；③.風力發電機組風輪葉片防護涂料的制備使用前，稱取上述制備的將A組分100重量份與市售HDI三聚體6重量份混合均勻，加入適量環保溶劑60重量份，調整粘度后，供噴涂、輥涂、刷涂使用。實施例2 實施例5按照實施例1的方法和步驟，按照表1的配方制備本發明的風力發電機組風輪葉片防護涂料。表1
權利要求
1. 一種風力發電機組風輪葉片防護涂料，其特征在于包括組分A和組分B，組分A 組分B (質量比)=100 6 15，其中組分A為主體組分，包括如下以質量百分數計的原料組分氟碳樹脂45 75顏填料10 37消光粉2 4分散劑0.3 — 1流平劑0.1 0.5催干劑0.01 0.2消泡劑0.1 0.3光穩定劑0.5 1.5耐磨助劑1 5環保有機溶劑4.5 18.5組分B為固化劑組分，選自脂肪族二異氰酸酯。
2.根據權利要求1的風力發電機組風輪葉片防護涂料，其特征在于所述氟碳樹脂是由四氟乙烯和乙烯基酯類單體共聚而成，其技術指標如下羥值為30 85mgK0H/g，酸值為 0 15mgK0H/g，氟含量彡20%，固含量彡50%。
3.根據權利要求1的風力發電機組風輪葉片防護涂料，其特征在于所述固化劑是 HDI (六亞甲基二異氰酸酯)三聚體。
4.根據權利要求1的風力發電機組風輪葉片防護涂料，其特征在于所述分散劑是高分子羧酸類分散劑；所述流平劑是丙烯酸酯類流平劑；所述催干劑是有機錫類催干劑；所述消泡劑是不含硅酮高分子型消泡劑；所述光穩定劑是苯甲酮類紫外線吸收劑和/或納米氧化鋅類光穩定劑；所述耐磨助劑是納米々1203/5102復合型耐磨粉或VS-SP玻璃粉；所述消光粉是二氧化硅類消光粉。
5.根據權利要求1的風力發電機組風輪葉片防護涂料，其特征在于所述顏填料是從金紅石型鈦白粉、硫酸鋇、云母粉、硅微粉、炭黑、大紅顏料中選擇出來的一種或其任意兩種以上組合。
6.根據權利要求1的風力發電機組風輪葉片防護涂料，其特征在于所述環保有機溶劑是從乙酸丁酯、碳酸二甲酯、DBE、丙二醇甲醚醋酸酯中選擇出來的一種或者其任意兩種以上組合。
7.—種權利要求1風力發電機組風輪葉片防護涂料的制備方法，其特征在于包括以下步驟①.組分A的制備按照擬定配方將配方量的四分之三的氟碳樹脂及分散劑、顏填料、消光粉、耐磨助劑、 光穩定劑、環保有機溶劑投入帶攪拌的反應釜中，分散均勻，然后采用砂磨機研磨后，再加入其余助劑和剩余配方量的四分之一的氟碳樹脂，高速分散均勻，出料，制得A組分；②.直接采用市售HDI三聚體作為組分B；③.風力發電機風輪葉片防護涂料的制備使用前，按照組分A 組分B(質量比)=100 6 15比例將A、B兩組分混合均勻， 加入適量環保溶劑調整適宜粘度后，供噴涂、輥涂、刷涂使用。
全文摘要
本發明是一種風力發電機組風輪葉片防護涂料及其制備方法。屬于涂料組合物，特別涉及含氟原子的基于有多個不飽和脂肪族基的化合物的共聚物的涂料組合物。其特征在于包括組分A和組分B，組分A∶組分B(質量比)＝100∶6～15，其中組分A為主體組分，包括如下以質量百分數計的原料組分氟碳樹脂45～75，顏填料10～37，消光粉2～4，分散劑0.3～1，流平劑0.1～0.5，催干劑0.01～0.2，消泡劑0.1～0.3，光穩定劑0.5～1.5，耐磨助劑1～5，環保有機溶劑4.5～18.5；組分B為固化劑組分，選自脂肪族二異氰酸酯。提供了一種具有極佳耐紫外線老化性、耐磨性、耐玷污性、耐腐蝕性優異，附著力強的風力發電機組風輪葉片防護涂料，滿足使用壽命≥20年的技術要求。
文檔編號C09D127/18GK102181209SQ20111013709
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者丁凡, 崔學錚, 崔應強, 張書香, 梁福風, 潘勝友 申請人:濟南大學, 淄博應強化工科技有限公司