CN102863892B

CN102863892B - 风机叶片用水性聚氨酯涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102863892B
Application number: CN201210369635.XA
Authority: CN
Inventors: 刘会成; 杜景怡; 孙希鹏; 吴权; 穆成泉
Original assignee: Cosco Kansai Paint & Chemicals Co ltd
Current assignee: Cosco Kansai Paint & Chemicals Co ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: CN102863892A

Abstract

本发明涉及风机叶片用水性聚氨酯涂料及其制备方法，由A组分和B组分组成，A组分和B组分的质量配比为5：1；A组分的组成为：去离子水，防沉剂，润湿分散剂，消泡剂，金红石型钛白粉，炭黑，沉淀硫酸钡，丙烯酸分散体，成膜助剂，消光剂和增稠剂；B组分的组成为：聚醚亲水改性HDI三聚体，聚酯改性HDI三聚体和丙二醇甲醚醋酸酯。本发明以水作为主要分散介质，具有低VOC释放量，低气味，对人体危害小，不燃，贮存、运输和使用过程中均体现了其独有的安全性，并且性能优异等优点，不但可以消除由于大量有害溶剂聚集构成的安全隐患，并且对施工人员的身心健康也大有裨益。

Description

风机叶片用水性聚氨酯涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料化工技术领域，具体涉及一种风机叶片用水性聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

风能作为一种可再生、无污染的绿色能源，储量丰富，取之不尽、用之不竭。风能的大规模开发利用，将会有效减少石化能源的使用、减少温室气体排放、保护环境，大力发展风能已经成为世界各国政府的重要选择。

我国风能资源丰富，伴随着我国风电产业的蓬勃发展，风机叶片用涂料的需求量自然也越来越大，但是，目前所用涂料多为溶剂型体系，施工过程中释放出大量的溶剂，对环境污染严重，对生态健康更为不利，这与风能本身所具有的环保属性极为不符，更与我国“节能减排”和可持续发展战略相悖。而对于风机叶片用水性环保型涂料，虽然目前国内已有部分厂家开始尝试使用，但由于完全依赖进口，存在产品价格高、供货周期长，尤其是对施工中出现的问题反馈慢等问题，使其应用受到了严重的限制，因此，开发并使用水性风机叶片涂料对我国来说显得尤为重要并势在必行。

而我国国内对风机叶片涂料领域的研究较晚，设计思路为羟基丙烯酸树脂+异氰酸酯固化剂，其构成的涂料的低温性能较差；还有采用羟基丙烯酸树脂+聚酯树脂+异氰酸酯固化剂组成的涂料，但涂膜耐候性较差，无法达到我国对风电叶片涂料性能的较高要求。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用于我国陆地及海洋等恶劣环境下的风机叶片维护的风机叶片用水性聚氨酯涂料，具有优异的耐候性、保光保色、耐磨损、耐低温性并其环保。

本发明的技术方案是这样实现的（本发明所用原料均为现有技术中的市售产品）：风机叶片用水性聚氨酯涂料，由A组分和B组分组成，A组分和B组分的质量配比为5：1；

A组分的组成及各物质在A组分中的质量分数为：去离子水：5.0～15%，防沉剂：0.2～0.5%，润湿分散剂：0.5～1.0%，消泡剂：0.2～0.3%，金红石型钛白粉：25.0～30.0%，炭黑：0.1～0.2%，沉淀硫酸钡：1.0～9.0%，丙烯酸分散体：45.0～55.0%，成膜助剂：1.0～2.0%，消光剂：2.0～5.0%，增稠剂：0.5～1.5%；

B组分的组成及各物质在B组分中的质量分数为：聚醚亲水改性HDI三聚体：60.0～70.0%，聚酯改性HDI三聚体：15.0～25.0%，丙二醇甲醚醋酸酯：5.0～25.0%。

A组分以丙烯酸分散体作为羟基组分，B组分以聚醚亲水改性HDI三聚体中拼用部分聚酯改性HDI三聚体作为固化剂组分，制备出具有高弹性、高耐磨性和高耐候性的风机叶片用水性聚氨酯涂料。

上述风机叶片用水性聚氨酯涂料，所述的丙烯酸分散体为德国拜尔（Bayer）公司的Bayhydrol XP2470丙烯酸分散体。

上述风机叶片用水性聚氨酯涂料，所述的聚醚亲水改性HDI三聚体为法国罗地亚公司的Rhodocoat WT2102。

上述风机叶片用水性聚氨酯涂料，所述的聚酯改性HDI三聚体为德国拜尔公司的Desmodur N3800。

由于风机多置于风砂较多的沙漠、沿海地带，会受到风砂的侵蚀、磨损等，而且风机叶片为容易变形的玻璃钢材料，高速运动必会产生弹性变形，因此，固化剂选用聚醚亲水改性HDI三聚体中拼用部分聚酯改性HDI三聚体，如罗地亚的Rhodocoat WT2102和拜尔（Bayer）的Desmodur N3800，RhodocoatWT2102具有优异的亲水性，与水性丙烯酸树脂极易混溶，而且保光耐候性较好，Desmodur N3800具有高耐候性、耐磨性和抗化学腐蚀性和低温柔韧性能，按照一定比例混合可以提供涂膜较高弹性和耐磨性，且耐候性也相当优异。

上述风机叶片用水性聚氨酯涂料，所述的成膜助剂为二丙二醇丁醚，丙二醇甲醚醋酸酯为助溶剂。成膜助剂具有增溶作用，能使丙烯酸分散体和固化剂进一步反应，提高交联密度，使综合性能得到提高，可优先使用具有较强的降低表面张力作用及较好的颜料润湿性，同时又比较环保的丙二醇醚类和二丙二醇醚类溶剂，如：二丙二醇丁醚。由于风机叶片需要较长的使用寿命（至少20年），因此风机叶片涂膜性能要求相应较高，其中，成膜树脂使用的纯丙类的羟基丙烯酸分散体，如拜尔（Bayer）的Bayhydrol XP2470丙烯酸分散体，可提供较好的耐候性，提高风机叶片涂膜的耐久性。

上述风机叶片用水性聚氨酯涂料，所述的金红石型钛白粉为金红石型钛白粉TS-6200，所述炭黑为日本三菱的炭黑MA-100；可以有效提高涂膜的耐候性。所述沉淀硫酸钡的粒度为400目；性能稳定、吸油量低，提高风机叶片涂膜的机械强度。

上述风机叶片用水性聚氨酯涂料，所述的润湿分散剂为EFKA 4560。

上述风机叶片用水性聚氨酯涂料，所述的消泡剂为BYK-024。

上述风机叶片用水性聚氨酯涂料，所述的防沉剂为Bentone EW，所述增稠剂为RM-8W。

消光剂用于调整涂膜的光泽，由于风机叶片涂膜要求设计较低的光泽，因此加入稳定性较好的消光粉，如Degussa OK520，具有较高的消光效率和储存稳定性。

本发明主要是以水作为分散介质，由于水的表面张力较高，因此，对颜填料的润湿能力较差，需加入润湿分散剂(如EFKA 4560)保证颜填料的分散稳定性。由于体系中有表面活性剂的存在，容易引起泡沫的产生，因此，需要加入消泡剂（如BYK-024）。此外，还需加入防沉剂（如海明斯的Bentone-EW）来改善储存稳定性，加入增稠剂（如罗门哈斯RM-8W）提高体系黏度和水性涂料的滚涂施工性。

上述风机叶片用水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）A组分的制备：按配方量先加入去离子水，搅拌下缓慢加入防沉剂，高速分散至呈均一粘稠浆状液体后，加入润湿分散剂和消泡剂搅拌15min，然后加入颜填料金红石型钛白粉、炭黑和沉淀硫酸钡，分散均匀后用砂磨研至细度小于30μm，过滤除去研磨砂，加入丙烯酸分散体、成膜助剂和消光剂，分散均匀且细度小于30μm，最后加入增稠剂，用去离子水调整固体份后，过滤包装即为A组分；

（2）B组分的制备：按配方量将聚醚亲水改性HDI三聚体、聚酯改性HDI三聚体和丙二醇甲醚醋酸酯混合分散均匀，用水调整固体分后，过滤包装即为B组分；

（3）将A组分和B组分按照质量配比为5：1混合，搅拌均匀即得风机叶片用水性聚氨酯涂料。

本发明的有益效果是：本发明的风机叶片用水性聚氨酯涂料，不但具有优异的性能，如耐候性、耐磨性及耐低温性能，保证了风机叶片的长久运行；而且由于以水作为主要分散介质，具有低VOC释放量，低气味，对人体危害小，不燃，贮存、运输和使用过程中均体现了其独有的安全性，并且性能优异等优点，不但可以消除由于大量有害溶剂聚集构成的安全隐患，并且对施工人员的身心健康也大有裨益。

本发明提出的水性聚氨酯涂料可以单独作为外面漆使用，具有很好的防护性能；也可以同时与防腐底漆配套使用，使综合性能更加优异。

具体实施方式

实施例一至实施例三中的A组分和B组分的配方如表1所示：

所述的丙烯酸分散体为德国拜尔（Bayer）公司的Bayhydrol XP2470丙烯酸分散体。所述的聚醚亲水改性HDI三聚体为法国罗地亚公司的RhodocoatWT2102。所述的聚酯改性HDI三聚体为德国拜尔公司的Desmodur N3800。所述的成膜助剂为二丙二醇丁醚，丙二醇甲醚醋酸酯为助溶剂。所述的金红石型钛白粉为金红石型钛白粉TS-6200，所述炭黑为日本三菱的炭黑MA-100；所述沉淀硫酸钡的粒度为400目。所述的润湿分散剂为EFKA 4560。所述的消泡剂为BYK-024。所述的防沉剂为Bentone EW，所述增稠剂为RM-8W。

实施例一至实施例三中风机叶片用水性聚氨酯涂料的制备方法如下：

（1）A组分的制备：按配方量先加入去离子水，搅拌下缓慢加入防沉剂，高速分散约10min至呈均一粘稠浆状液体后，加入润湿分散剂和消泡剂搅拌15min，然后加入颜填料金红石型钛白粉、炭黑、沉淀硫酸钡，分散均匀后用砂磨研至细度小于30μm，过滤除去研磨砂，加入丙烯酸分散体、成膜助剂、消光剂，分散均匀且细度小于30μm，最后加入增稠剂，用去离子水调整固体分后，过滤包装即为A组分。

（2）B组分的制备：按配方量将聚醚亲水改性HDI三聚体、聚酯改性HDI三聚体、丙二醇甲醚醋酸酯混合分散均匀，用水调整固体分后，过滤包装即为B组分。

（3）将A组分和B组分按照质量配比为5：1混合，搅拌均匀即得风机叶片用水性聚氨酯涂料。使用时，可以根据施工实际情况，加水稀释以调节施工粘度，具体的稀释比率为5-15%，两组分混合后放置15分钟施工效果最佳。施工方式可以采用喷涂、滚涂和刷涂。施工方式不同，稀释比率会有差异。

实施例一至实施例三中的风机叶片用水性聚氨酯涂料的制备照上述介绍的制备方法进行，整个生产过程无异常。施工时根据实际情况，加水调整粘度，具体的稀释比率与施工方式有关，一般控制在5-20%。具体稀释比率为，喷涂时为15-20%，具有很好的雾化效果；刷涂时10-15%，刷涂效果良好；滚涂时5-10%，板面状态良好。两组分混合后放置15分钟施工效果最佳。由实例制得的涂料按照国际标准检测，均达到或超过风机叶片涂料的性能要求，具体数据见表2至表4所示。

实例一中的风机叶片用水性聚氨酯涂料检测结果如表2所示：

实例二中的风机叶片用水性聚氨酯涂料检测结果如表3所示：

实例三中的风机叶片用水性聚氨酯涂料检测结果如表4所示：

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims

1.风机叶片用水性聚氨酯涂料，其特征在于，由 A 组分和 B 组分组成，A 组分和 B 组分的质量配比为 5：1 ；

A 组分的组成及各物质在 A 组分中的质量分数为：去离子水：5.0~15%，防沉剂：0.2~0.5%，润湿分散剂：0.5~1.0%，消泡剂：0.2~0.3%，金红石型钛白粉：25.0~30.0%，炭黑：0. 1~0.2%，沉淀硫酸钡：1.0~9.0%，丙烯酸分散体：45.0~55.0%，成膜助剂：1.0~2.0%，消光剂：2.0~5.0%，增稠剂：0.5~1.5% ；

B 组分的组成及各物质在 B 组分中的质量分数为：聚醚亲水改性 HDI 三聚体：60. 0~70.0%，聚酯改性 HDI 三聚体：15.0~25.0%，丙二醇甲醚醋酸酯：5.0~25. 0%；

所述丙烯酸分散体为德国拜尔公司的 Bayhydrol XP2470 丙烯酸分散体。

2.如权利要求 1 所述的风机叶片用水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的聚醚亲水改性 HDI 三聚体为法国罗地亚公司的 Rhodocoat WT2102。

3.如权利要求 1 所述的风机叶片用水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的聚酯改性HDI

三聚体为德国拜尔公司的 Desmodur N3800。

4. 如权利要求 1 所述的风机叶片用水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的成膜助剂为二丙二醇丁醚，丙二醇甲醚醋酸酯为助溶剂。

5. 如权利要求 1 所述的风机叶片用水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的金红石型钛白粉为金红石型钛白粉 TS-6200，所述炭黑为日本三菱的炭黑 MA-100；所述沉淀硫酸钡的粒度为 400 目。

6.如权利要求 1 所述的风机叶片用水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的润湿分散剂为 EFKA 4560。

7. 如权利要求 1 所述的风机叶片用水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的消泡剂为BYK-024。

8. 如权利要求 1 所述的风机叶片用水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的防沉剂为Bentone EW，所述增稠剂为 RM-8W。

9. 权利要求 1 所述风机叶片用水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)A组分的制备：按配方量先加入去离子水，搅拌下缓慢加入防沉剂，高速分散至呈均一粘稠浆状液体后，加入润湿分散剂和消泡剂搅拌15min，然后加入颜填料金红石型钛白粉、炭黑和沉淀硫酸钡，分散均匀后用砂磨研至细度小于30μm，过滤除去研磨砂，加入丙烯酸分散体、成膜助剂和消光剂，分散均匀且细度小于 30μm，最后加入增稠剂，用去离子水调整固体份后，过滤包装即为 A 组分；

(2)B组分的制备：按配方量将聚醚亲水改性 HDI 三聚体、聚酯改性 HDI 三聚体和丙二醇甲醚醋酸酯混合分散均匀，用水调整固体分后，过滤包装即为 B 组分；

(3) 将 A 组分和 B 组分按照质量配比为 5：1 混合，搅拌均匀即得风机叶片用水性聚氨

酯涂料。