用于风力涡轮叶片的改进的涂料组合物制造技术

本发明专利技术公开了在其外表面上具有聚氨酯基涂层的风力涡轮叶片，所述涂层包含由如下组分制成的聚氨酯基料：平均官能度≥2.0且＜8.0的一种或多种多元醇；至少50％(w/w)的所述多元醇具有包含在其中的脂族聚酯链段并具有300-3,000g/mol的Mw；以及平均官能度＜3.0的一种或多种多异氰酸酯；至少50％(w/w)的所述多异氰酸酯选自：(i)具有包含在其中的脂族聚酯链段并具有500-3,000g/mol的分子量和≥2.0且＜3.0的官能度的多异氰酸酯；(ii)具有250-2,000g/mol的Mw和≥2.0且＜3.0的官能度的脲基甲酸酯型多异氰酸酯；和(iii)具有250-2,000g/mol的Mw和≥2.0且＜3.0的官能度的异氰酸酯二聚体型多异氰酸酯。本申请还公开了相应的涂料组合物和涂布基材的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用于风力涡轮叶片的抗侵蚀面涂层的改进的涂料组合物。专利技术背景许多年来通过将抗侵蚀胶带粘到关键区域上保护叶片的前缘免受雨滴、尘粒、昆虫、冰雹等碰撞所产生的侵蚀已是风力涡轮机工业中的惯例。施加胶带是许多叶片制造公司将优选避免的困难且费时的工作。此外，胶带的边缘可能产生不希望的紊流和噪声。用高度抗侵蚀的面涂层代替胶带减少了生产时间并且确保了平滑的表面。到现在为止，据认为用于所述前缘的涂层的一个主要特征应当是高度的耐磨损性，但是近来已经提出弹性也起到一定作用。US 2004/110918 A1公开了用于聚氨酯粉末涂料的交联剂的制备工艺。该交联剂典型地包含很少的游离异氰酸酯基，然而异氰酸酯二聚体基团将会在加热时分解并且产生更多的异氰酸酯基。US2007/0142608A1公开了其中使用含铋催化剂的D1工艺的进一步发展。WO 2005/092586A1公开了用适合作为风力涡轮叶片表面的热塑性膜制备风力涡轮叶片涂层的方法。优选地，形成所述涂层的材料包括基于丙烯酸类的材料、聚碳酸酯、FCDF(聚偏二氟乙烯)、聚氨酯或共混物。US 4,859,791公开了在用于制备聚氨酯的组合物中使用的多元醇。该多元醇具有850-2,000的分子量和5-9的官能度，并且由多官能多环脂族或芳族羧酸和任选地至多约50wt％的至少一种无环多官能羧酸制备。JP 2006-124610和JP 2006-328252公开了多元醇与脲基甲酸酯型多异氰酸酯的组合的涂料组合物。WO 2009/111227公开了包含多层涂层体系的复合材料，其包括含羟基和/或胺基的官能组分和含异氰酸酯和/或酸酐官能团的固化剂的面涂层。现已发现由特别选定类型的多元醇与特别选定类型的多异氰酸酯的组合形成的聚氨酯基涂层构成优异的用于风力涡轮叶片的最外层涂层，因为这些涂层提供合适的挠性与耐久性的组合。专利技术目的本专利技术的实施方案的目的在于提供用于风力涡轮叶片的面涂层的改进的涂料组合物，其将减少由相互作用粒子如雨滴的碰撞所造成的叶片前缘处的大面积磨损。专利技术概述与以前集中在耐磨涂层上的考虑相反，现已发现具有特别调整过的挠性程度的涂层可以更有利地解决风力涡轮叶片的前缘处的大面积磨损的问题，因为这些涂层能够吸收和/或反射与叶片高速碰撞的粒子(例如雨滴)的能量。因此，本专利技术提供了传统抗侵蚀胶带的容易应用的替代方案，此外，它消除或减少了不希望的紊流和噪声。在风力涡轮叶片的前缘(或整个叶片表面)上施涂高度抗侵蚀的面涂层延长风力涡轮叶片的寿命以及减缓局部损伤的扩展。更特别地，本专利技术为风力涡轮叶片的前缘提供了抵抗由相互作用粒子如雨滴的碰撞造成的侵蚀的必要保护。因此，本专利技术的一个方面涉及在其外表面的至少一部分上具有作为最外层的聚氨酯基涂层的风力涡轮叶片，参见权利要求1。本专利技术的另一方面涉及涂料组合物，参见权利要求7。本专利技术的另一方面涉及涂布基材的方法，参见权利要求11。附图图例图1说明一组7种参考涂层的雨水侵蚀试验(RET)的结果。图2说明一组6种范例涂层的雨水侵蚀试验(RET)的结果。图3说明用于雨水侵蚀试验(RET)的实验装置。专利技术详述如上所述，本专利技术提供了在其外表面的至少一部分上具有作为最外层的聚氨酯基涂层的风力涡轮叶片，所述涂层包含由如下组分制成的聚氨酯基料：(a)由一种或多种多元醇组成的基体组分，所述一种或多种多元醇具有至少2.0且小于8.0的平均官能度；其中至少50wt％、例如至少60wt％、特别是至少70wt％的所述一种或多种多元醇具有包含在其中的脂族聚酯链段并具有300-3,000g/mol的分子量；和(b)由一种或多种多异氰酸酯组成的固化剂组分，所述一种或多种多异氰酸酯具有小于3.0的平均官能度；其中至少50wt％、例如至少60wt％、特别是至少70wt％的所述一种或多种多异氰酸酯选自：(i)具有包含在其中的聚酯链段并具有500-3,000g/mol的分子量和至少2.0且小于3.0的官能度的多异氰酸酯；(ii)具有250-2,000g/mol的分子量和至少2.0且小于3.0的官能度的脲基甲酸酯型多异氰酸酯；和(iii)具有250-2,000g/mol的分子量和至少2.0且小于3.0的官能度的异氰酸酯二聚体型多异氰酸酯。在本文上下文中，术语“最外层”是指施涂于风力涡轮叶片上的最后涂层体系，即，风力涡轮叶片运转时的最外层。所述聚氨酯基料的主要成分为所述基体组分和所述固化剂组分。在大多数实施方案中，这些组分实际上是仅有的在所述聚氨酯基料的最终结构中反映出的组分。就完整的涂料组合物而言，它典型地由“基体”(其中包括所述基体组分(即一种或多种多元醇))和“固化剂”(其中包括所述固化剂组分(即一种或多种多异氰酸酯))组成。典型地，“基体”和“固化剂”进一步包含若干其它成分，例如填料和颜料、促进剂、添加剂和溶剂。这些其它成分的特性在下文进一步论述。多元醇和多异氰酸酯的一个重要特征为官能度。对于每一种多元醇(所述基体组分的成分)，“官能度”定义为每分子存在的羟基的数目。实际上，羟基的数目由于商业产品内存在各种相关类型的多元醇分子而作为平均值提供。类似地，对于每一种多异氰酸酯(所述固化剂组分的成分)，“官能度”定义为每分子存在的异氰酸酯基的数目。再一次地以及实际上，异氰酸酯基的数目由于商业产品内存在各种相关类型的多异氰酸酯分子而作为平均值提供。措辞“平均官能度”是指两种或更多种多元醇的组合或者两种或更多种多异氰酸酯的组合的官能度。在这两种情况下，“平均官能度”都作为反应性基团(羟基或异氰酸酯基)的总数除以分子(多元醇或多异氰酸酯)的总数进行计算。措辞“分子量”意图是指所论述的物种的重均分子量，除非另有规定。实际上，商业聚合物产品总会包括不同长度的聚合物链的混合物，因此采用措辞“平均分子量”。对于本文定义的聚氨酯基料，一种或多种多元醇的平均官能度必须为至少2.0且小于8.0。对于更高的平均官能度，据认为聚氨酯基料可能变得太不可挠曲(脆性)，对于更低的平均官能度，聚氨酯基料可能在机械上变得太不牢固。在当前最优选的实施方案中，一种或多种多元醇的平均官能度为2.0-6.3，例如2.0-5.5。此外，对于本文定义的聚氨酯基料，一种或多种多异氰酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.24 EP 09158706.3;2009.10.20 EP 09173494.71.在其外表面的至少一部分上具有作为最外层的聚氨酯基涂层
的风力涡轮叶片，所述涂层包含由如下组分制成的聚氨酯基料：
(a)由一种或多种多元醇组成的基体组分，所述一种或多种多元
醇具有至少2.0且小于8.0的平均官能度；其中至少50wt％、例如至
少60wt％、特别是至少70wt％的所述一种或多种多元醇具有包含在其中
的脂族聚酯链段并具有300-3,000g/mol的分子量；和
(b)由一种或多种多异氰酸酯组成的固化剂组分，所述一种或多
种多异氰酸酯具有小于3.0的平均官能度；其中至少50wt％、例如至
少60wt％、特别是至少70wt％的所述一种或多种多异氰酸酯选自：
(i)具有包含在其中的脂族聚酯链段并具有500-3,000g/mol的
分子量和至少2.0且小于3.0的官能度的多异氰酸酯；
(ii)具有250-2,000g/mol的分子量和至少2.0且小于3.0的
官能度的脲基甲酸酯型多异氰酸酯；和
(iii)具有250-2,000g/mol的分子量和至少2.0且小于3.0的
官能度的异氰酸酯二聚体型多异氰酸酯。
2.前述权利要求任一项的风力涡轮叶片，其中在一种或多种促进
剂存在下制备聚氨酯基料。
3.前述权利要求任一项的风力涡轮叶片，其中固化的涂层的厚度
为20-1,000μm，典型地为50-300μm。
4.前述权利要求任一项的风力涡轮叶片，其中所述固化剂组分中
的异氰酸酯基的数目与基体组分中的羟基的数目之比为
80∶100-160∶100。
5.前述权利要求任一项的风力涡轮叶片，其中所述固化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·卡里索依，L·尼斯汀，
申请(专利权)人：汉伯公司，
类型：发明
国别省市：