一种用于风电叶片前缘的抗紫外涂料及其制备方法技术

本发明专利技术还公开了一种用于风电叶片前缘的抗紫外涂料及其制备方法，该涂层包括水性聚天门冬氨酸酯聚脲

【技术实现步骤摘要】
一种用于风电叶片前缘的抗紫外涂料及其制备方法


[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抗紫外涂料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]近年来，风能储量大
、
分布广，风力发电产业发展迅速，风力发电设备主要由叶片
、
塔筒
、
底座
、
轮毂和机舱等部件组成，而风电叶片是风力发电机组的关键部件之一，约占其总成本的
15
％～
20
％左右
。
内陆风场叶片通常受到以下两种外界侵蚀：第一种是来自紫外光的侵蚀；第二种是风沙
、
浮沉以及雨雾等的侵蚀
。
其中，北方风机的钢结构必须耐高海拔所带来的紫外线
、
风沙
、
低温结冰的腐蚀作用
。
[0003]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，但聚氨酯材料无法抗紫外老化，且耐候性较差，导致风电叶片前缘保护膜剥落，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
。
因此，开发保护性高，既可以分解雨水冲击的应力，同时耐紫外老化和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抗紫外涂料及其制备方法，以解决现有技术中风电叶片前缘易于被雨水侵蚀与撞击，使得叶片前缘涂层易于开裂
、
脱粘和粗糙化的问题
。
[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抗紫外涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，将聚醚胺和聚天门冬氨酸酯均置于容器中，向容器中通入氮气并搅拌，滴加聚四氟乳液和纳米二氧化钛粉末
。
[0008]步骤2，再滴加二异氰酸酯，加入水后反应生成改性后的抗紫外聚天门冬氨酸酯分散体；
[0009]步骤3，依据改性后的抗紫外聚天门冬氨酸酯分散体的重量加入异氰酸酯，搅拌均匀后获得抗紫外涂层涂料
。
[0010]本专利技术进一步的改进在于：
[0011]优选的，抗紫外涂层涂料中的水性聚天门冬氨酸酯聚脲基料的质量占比为
50
～
70
％，聚四氟乳液的质量占比为5～
10
％，纳米二氧化钛粉末的质量占比为
20
～
45
％；所述水性聚天门冬氨酸酯聚脲基料包括聚醚胺
、
聚天门冬氨酸酯二和二异氰酸酯
。
[0012]优选的，步骤1中，匀速滴加聚四氟乳液，滴加时间为1～
2h
，滴加过程搅拌，搅拌速率为
40
～
70r/min。
[0013]优选的，步骤1中，加入纳米二氧化钛粉末时，滴加时间为1～
2h
滴加过程搅拌，搅拌速率为
50
～
60r/min。。
[0014]优选的，步骤2中，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中的任意一种或多种的混合物；
[0015]优选的，步骤1中聚醚胺为聚醚胺
M230、
聚醚胺
M1000
或聚醚胺
2000
中任意一种或多种的混合物；聚天门冬氨酸酯为
F420
和
F520
的混合物
。
[0016]优选的，步骤1中，聚天门冬氨酸酯中
F420
和
F520
的摩尔比为
(4
～
5)
：
1。
[0017]优选的，步骤2中，聚醚胺与二异氰酸酯的摩尔比为1：
(1
～
1.3)
[0018]优选的，步骤1中，聚天门冬氨酸酯与聚醚胺的质量的比为
(3
～
8)
：
1。
[0019]优选的，步骤3中，改性后的抗紫外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]一种上述任意一项制备方法制得的用于风电叶片前缘的抗紫外涂料
。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术公开了一种用于风电叶片前缘的抗紫外涂料的制备方法，该制备方法中，采用水性聚天门冬氨酸酯聚脲作为基料，利用
PTFE(
聚四氟乳液
)
作为粘结剂，可增加无机物与有机高分子之间的亲合性，将具有抗紫外老化性能的无机物二氧化钛分子与高分子水性聚天门冬氨酸酯聚脲连接在一起，提高涂料的抗紫外性能，耐候性及坚韧性
。
纳米二氧化钛和
PTFE
对紫外线具有吸收和光催化氧化作用，能有效改进聚氨酯涂料的耐候性
、
耐沾污性和自清洁性能，并采用合适的颜填料和助剂对聚氨酯性能进行优化，获得具有良好的机械性能
、
耐候性
、
抗紫外老化
、
耐沾污性的风电叶片涂料
。
[0023]本专利技术还公开了一种用于风电叶片前缘的抗紫外涂料，该涂层包括水性聚天门冬氨酸酯聚脲
、
粘结剂和抗紫外填料，其中水性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水性异氰酸酯为原料，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，
—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
。
粘结剂为
PTFE
乳液，是一种高分子聚合物分散液，含固量为
90
％，其表面能很低，具有良好的化学稳定性，可在无机物质和有机物质的界面之间架起分子桥，把两种性质不同的材料连接在一起
。
抗紫外填料为纳米二氧化钛粉，纳米二氧化钛在受紫外线照射时，其中电子受到激发从氧原子的
2p
轨道跃迁至钛原子的
3d
轨道形成
+3
价钛离子，而
+3
价钛离子和
+4
价钛离子之间的电子跃迁吸收可见光从而导致颜色变化，从而起到表面涂层的抗紫外作用
。
本专利技术在保证风电叶片前缘的防雨蚀性能的前提下，同时提高涂料的抗紫外性能，耐候性及坚韧性
。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于风电叶片前缘的抗紫外涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将聚醚胺和聚天门冬氨酸酯均置于容器中，向容器中通入氮气并搅拌，滴加聚四氟乳液和纳米二氧化钛粉末；步骤2，再滴加二异氰酸酯，加入水后反应生成改性后的抗紫外聚天门冬氨酸酯分散体；步骤3，依据改性后的抗紫外聚天门冬氨酸酯分散体的重量加入异氰酸酯，搅拌均匀后获得抗紫外涂层涂料
。2.
根据权利要求1所述的一种用于风电叶片前缘的抗紫外涂料的制备方法，其特征在于，抗紫外涂层涂料中的水性聚天门冬氨酸酯聚脲基料的质量占比为
50
～
70
％，聚四氟乳液的质量占比为5～
10
％，纳米二氧化钛粉末的质量占比为
20
～
45
％；所述水性聚天门冬氨酸酯聚脲基料包括聚醚胺
、
聚天门冬氨酸酯二和二异氰酸酯
。3.
根据权利要求1所述的一种用于风电叶片前缘的抗紫外涂料的制备方法，其特征在于，步骤1中，匀速滴加聚四氟乳液，滴加时间为1～
2h
，滴加过程搅拌，搅拌速率为
40
～
70r/min
；步骤1中，加入纳米二氧化钛粉末时，滴加时间为1～
2h
滴加过程搅拌，搅拌速率为
50
～
60r/min。4.
根据权利要求1所述的一种用于风电叶片前缘的抗紫外涂料的制备方法，其特征在于，步骤2中，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
’
...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪辉，郭中旭，程广文，赵志远，孟祥东，李智，赵凤伟，延卫忠，白利军，冯镜龙，杨嵩，
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：