一种用于风电叶片前缘的聚脲-陶瓷复合涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于风电叶片前缘的聚脲

【技术实现步骤摘要】
一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种用于风电叶片前缘的聚脲
‑
陶瓷复合涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]风电叶片是风力发电机组的一个关键部件，叶片需要在不同的环境下工作，其性能直接关系到整个系统的发电效率。风电机组叶片在运行期间会受到复杂的环境和机械载荷的影响而产生表面损伤(裂纹、分层、树脂缺陷等)或是结构损伤(纤维断裂、扭结等)。表面损伤可能是由沙粒、雨水、盐雾、冰雹和污染物的侵蚀或是小物体撞击造成，随着叶片表面损伤的加剧会导致叶片结构的破坏，影响叶片的气动外形，导致发电量下降。
[0003]其中叶片前缘是最主要的切风部位，雨滴撞击在表面时能产生很大的应力，导致叶片前缘涂层开裂、脱粘、复合材料裂纹、表面粗糙化。国内的叶片厂商大多采用在叶片前缘表面涂覆聚氨酯膜的方法，保护叶片表面免遭雨蚀侵蚀，但聚氨酯材料存在耐雨蚀、耐高低温及耐候性欠佳等缺点。在条件恶劣的风场，叶片前缘防护材料会在3～5年后发生失效，导致前缘腐蚀。因此，开发保护性高，可以分解雨水冲击的应力，耐候性的前缘防护材料是当下急需解决的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于风电叶片前缘的聚脲
‑
陶瓷复合涂料及其制备方法，以解决现有技术中叶片前缘易于开裂、脱粘及产生裂纹，现有的涂层材料耐雨蚀、耐高低温及耐候性不好的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料，包括聚天门冬氨酸酯聚脲基料、陶瓷和异氰酸酯；所述聚天门冬氨酸酯聚脲基料由聚醚胺、二异氰酸酯、聚天门冬氨酸酯树脂组成；所述陶瓷基料由三乙氧基硅烷、乙氧基苯基硅树脂、添加剂和催化剂组成。
[0007]聚天门冬氨酸酯聚脲基料与陶瓷的质量的比为:(1～2.1):1。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：
[0009]优选的，所述添加剂由纳米二氧化钛、丙烯酸酯、有机胺和二甲基亚砜组成。
[0010]优选的，所述催化剂包含八甲基环四硅氧烷与氢氧化钾，催化剂在陶瓷中质量含量为0.1～0.2％。
[0011]优选的，所述聚醚胺为聚醚胺M230、聚醚胺M1000或聚醚胺M2000中的任意一种或多种的混合物。
[0012]优选的，所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4
’
—二环己基甲烷二异氰酸酯的任意一种或多种的混合物。
[0013]优选的，聚天门冬氨酸酯树脂为摩尔比为(4～5)：1的F420和F520混合物。
[0014]优选的，所述聚醚胺与二异氰酸酯的摩尔比为1：(1～1.3)，聚天门冬氨酸酯与聚
醚胺的质量的比为(3～8)：1。
[0015]优选的，陶瓷中三乙氧基硅烷、乙氧基苯基硅树脂和添加剂的混合比例为1:1:1.5；催化剂在陶瓷中的质量分数为0.1～0.2％。
[0016]一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0017]步骤1，将三乙氧基硅烷、二甲基亚砜和催化剂混合后搅拌，加入乙氧基苯基硅树脂，搅拌后加入除二甲基亚砜以外的添加剂，搅拌后获得陶瓷；
[0018]步骤2，将聚醚胺和聚天门冬氨酸酯树脂混合干燥后降温，与陶瓷基料充分混合，获得混合体系A；在混合体系A中滴加二异氰酸酯，反应后在反应产物汇总滴加二甲基亚砜，获得聚天门冬氨酸酯
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陶瓷分散体，然后加入异氰酸酯，搅拌后获得聚脲
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陶瓷涂料。
[0019]优选的，聚天门冬氨酸酯分散体中—NCO和异氰酸酯中—NH的摩尔比为1.2:1。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术公开了一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料，该涂料包括天门冬氨酸酯聚脲与陶瓷，陶瓷具有良好的强度和硬度，能够提升涂层整体的硬度和韧度提升涂层整体的抗雨水冲刷性能。具体的，聚天门冬氨酸酯聚脲由聚醚胺、二异氰酸酯、聚天门冬氨酸酯树脂和异氰酸酯为原料，聚醚胺为亲水单体，使体系具有良好的亲水性，有利于在风电叶片前缘表面形成水膜，有效缓冲雨滴对风机叶片前缘造成的冲击。二异氰酸酯对体系进行扩链，可以提高产物的分子量，从而提高聚脲基料的含固量，提高溶液稳定性，更进一步的，—NCO基团可以与聚天门冬氨酸酯上的—NH基团反应生成脲基，从而降低体系的反应活性。陶瓷由四种组分构成：(1)多官能团的硅烷偶联剂(A组分)以便发生溶胶凝胶反应形成致密的三维网络交联结构；(2)多官能团有机硅树脂(B组分)可参与硅烷偶联剂的溶胶凝胶反应，增加三维交联结构的强度与韧性；(3)功能填料与添加剂(C组分)包括(增强、增韧、导热、耐磨、抗烧蚀等)填料、流平剂、分散剂等。(4)催化剂，即氢氧化钾碱胶；陶瓷具有耐水、耐醇、耐磨、抗划痕性、耐高温的特性。改性后的聚天门冬氨酸酯聚脲状态稳定，与陶瓷固化剂复配后，涂膜光泽，强、韧兼备，耐冲击性和附着力好，并且涂膜吸水率低，且可有效降低润湿表面的雨蚀危害。
[0022]进一步的，由于聚天门冬氨酸聚脲与水快速发生反应，故去离子水不可作为陶瓷基料的溶剂，本专利技术选用极性有机溶剂二甲基亚砜作为溶剂，加入催化剂后，可促进陶瓷基料中的溶胶凝胶反应进行，形成致密的三维网络交联结构，可保证复配后的涂料状态稳定。
[0023]本专利技术还公开了一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料的制备方法，该制备方法采用天门冬氨酸酯聚脲与陶瓷进行复配，首先制备陶瓷基料，将陶瓷基料作为聚脲基料交联结构中的内部组织，与聚醚胺、聚天门冬氨酸酯树脂原料混合后，充分参与聚脲反应，最终将聚脲
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陶瓷涂料涂覆到风电叶片前缘后，获得聚脲
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陶瓷复合涂料，是一种具有耐雨蚀、耐磨损、耐候性的涂层材料，同时还提供相应的制备方法与应用，该制备方法操作灵活简单，可规模化生产。
具体实施方式
[0024]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步详细描述：
[0025]本专利技术公开了一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料，该涂层包括聚天门冬氨酸酯聚脲基料、异氰酸酯和陶瓷，聚醚胺、聚天门冬氨酸酯树脂与二异氰酸酯的总质量
与陶瓷的质量的比为:(1～2.1):1；其中聚天门冬氨酸酯聚脲基料由聚醚胺、二异氰酸酯和聚天门冬氨酸酯树脂组成，聚天门冬氨酸酯聚脲基料中—NCO和异氰酸酯中—NH的摩尔比为1.2:1。陶瓷由三种组分组成，组分A、组分B、组分C和组分D组成，其中组分A为三乙氧基硅烷，组分B为乙氧基苯基硅树脂，组分C为添加剂，具体的由纳米二氧化钛、丙烯酸酯、有机胺和二甲基亚砜，组分D为催化剂，即氢氧化钾碱胶。
[0026]本专利技术首次将陶瓷应用到风电叶片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料，其特征在于，包括聚天门冬氨酸酯聚脲基料、陶瓷和异氰酸酯；所述聚天门冬氨酸酯聚脲基料由聚醚胺、二异氰酸酯、聚天门冬氨酸酯树脂组成；所述陶瓷基料由三乙氧基硅烷、乙氧基苯基硅树脂、添加剂和催化剂组成；聚天门冬氨酸酯聚脲基料与陶瓷的质量的比为:(1～2.1):1。2.根据权利要求1所述的一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料，其特征在于，所述添加剂由纳米二氧化钛、丙烯酸酯、有机胺和二甲基亚砜组成。3.根据权利要求1所述的一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料，其特征在于，所述催化剂包含八甲基环四硅氧烷与氢氧化钾，催化剂在陶瓷中质量含量为0.1～0.2％。4.根据权利要求1所述的一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料，其特征在于，所述聚醚胺为聚醚胺M230、聚醚胺M1000或聚醚胺M2000中的任意一种或多种的混合物。5.根据权利要求1所述的一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料，其特征在于，所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4
’
—二环己基甲烷二异氰酸酯的任意一种或多种的混合物。6.根据权利要求1所述的一种用于风电叶片前缘的聚脲
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陶瓷复合涂料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志远，郭中旭，杨嵩，孟祥东，卢引承，永胜，赵凤伟，崔巍，纪辉，延卫忠，程广文，
申请(专利权)人：华能新能源股份有限公司蒙西分公司，
类型：发明
国别省市：