CN110591540A - 一种用于风力发电机叶片的底漆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于风力发电机叶片的底漆，制备方法如下：1）将多元醇、二异氰酸酯、二酮古洛糖酸和二甲基吡啶进行共聚反应，制得改性聚氨酯树脂；2）将改性聚氨酯树脂溶解后加入氯化铈溶液，加热反应后去除溶剂，进行洗涤干燥；3）将2）中产物溶解后加入三氯化铁溶液，搅拌反应后去除溶剂，干燥后制得配位交联型聚氨酯树脂；4）将配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂和丙二醇研磨得到浆料，将环氧树脂溶解后加入防沉剂，搅拌后加入到浆料中，经搅拌过滤即可得到所述底漆。该底漆具有优异的附着力，可以牢固的附着在基材上，同时与涂料层具有很好的结合力，并且还有助于涂料在底漆表面的流平以及铺展，提高涂料的外观质感。

Description

一种用于风力发电机叶片的底漆
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种用于风力发电机叶片的底漆。
背景技术
风能是一种无污染的可再生能源，它取之不尽用之不竭，且没有常规能源和核电会造成环境污染的问题。目前，风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达95%以上，已经成为一种安全可靠的能源，并且风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若涉及煤电的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。
发电机叶片是风力发电机的关键核心部件之一，其良好的设计，可靠的质量和优越的性能使保证机组正常稳定运行的决定因素，发电机叶片在运行过程中要接受风沙、雨水、盐雾等环境因素的侵蚀，因此发电机叶片需要涂装涂料进行保护，如聚氨酯涂料、环氧树脂涂料以及丙烯酸酯酯涂料等，这些涂料虽然可以为发电机叶片提供可靠的环境保护，但是由于对底材的附着力较差，长时间使用后涂料易出现开裂甚至脱落现象，极大的缩短了涂料的使用寿命，降低了涂料对发电机叶片的保护性。
因此，提高叶片涂料的附着力，增强涂料对叶片的保护性是本领域亟待解决的。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于风力发电机机叶片的底漆，利用其在叶片上附着牢固，性能好的特点，提高了涂料的附着力，从而增强涂料对叶片的保护作用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于风力发电机叶片的底漆，制备方法包括以下步骤：
1）将二酮古洛糖酸、二甲基吡啶和异佛尔酮二异氰酸酯混合后加入到反应器中，通入氮气将空气排出，然后加入干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺，加热至85-95℃，恒温反应10-15h，然后向反应产物中加入聚四氢呋喃醚和二月硅酸二丁基锡，搅拌30-40min后继续反应4-6h，反应结束后再加入无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇，在70-80℃下反应30-50min，将得到的反应产物在40-50℃下减压蒸馏脱除溶剂，得到改性聚氨酯树脂；通过多元醇、二异氰酸酯、二酮古洛糖酸和二甲基吡啶进行共聚反应，通过在聚氨酯主链引入二酮基和吡啶基团，从而制得改性聚氨酯树脂；
2）将氯化铈加入到丙酮溶液中，搅拌溶解后制得50-80mg/ml的溶液，然后将改性聚氨酯树脂溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的氯化铈溶液，在60-70℃下反应20-25h，待反应结束后室温下静置3-5h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后用蒸馏水洗涤3-5次，在50-60℃下干燥5-8h即可；利用稀土元素铈具有半径大，空轨道多，配位数高的特点，通过氯化铈中的铈离子与改性聚氨酯中的二酮配体发生配位，结合形成结合强度高的配位体系，铈与二酮基中的氧之间形成的键能明显强于氢键，从而可以提高聚氨酯的力学性能，有助于提高底漆漆膜的机械强度以及柔韧性，从而可以防止底漆出现开裂现象；
3）将适量的三氯化铁粉末加入到甲醇溶液中，配置成100-150mg/ml的溶液，然后将2）中产物溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的三氯化铁溶液，在室温下以100-150r/min的转速搅拌20-30h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后在90-110℃真空烘箱中干燥10-15h，然后将产物从聚四氟乙烯膜中取下来，制得配位交联型聚氨酯树脂；通过氯化铁中的三价铁与改性聚氨酯树脂主链中的吡啶基团形成Fe+3-吡啶金属配位键，形成的金属配位键在高分子聚氨酯结构中形成强相互作用力，使得微相分离程度明显，促进了聚氨酯硬段微区的结晶，从而使得聚氨酯的结晶性明显提高；
4）将配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂和丙二醇混合研磨后得到浆料，然后用二甲苯将环氧树脂溶解成溶液，加入防沉剂，在转速为500-600r/min下搅拌20-30min得到混合溶液，然后将混合溶液加入到浆料中，混合搅拌均匀后进行过滤，即可得到所述底漆。
优选地，一种用于风力发电机叶片的底漆，其中步骤1）中，所述二酮古洛糖酸、二甲基吡啶、异佛尔酮二异氰酸酯、干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺、聚四氢呋喃醚、无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇的质量体积比为1-1.3g：1.4-1.8g：3.2-3.7g:5-8ml：20-25g：25-30ml：0.2-0.5g；所述二月硅酸二丁基锡的添加量为反应体系总重量的0.1-0.3%；所述搅拌转速为80-120r/min。
优选地，一种用于风力发电机叶片的底漆，其中步骤2）中，所述改性聚氨酯树脂与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:35-50g/ml；所述反应体系中三氯化铈与改性聚氨酯树脂的质量比为1:7-12。
优选地，一种用于风力发电机叶片的底漆，其中步骤3）中，所述2）中产物与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:35-50g/ml；所述反应体系中三氯化铁与2）中产物的质量比为1:1-2。
优选地，一种用于风力发电机叶片的底漆，其中步骤4）中，所述流平剂为丙烯酸酯型消泡剂，催干剂为二月硅酸二丁基锡，防沉剂为有机膨润土；所述配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂、丙二醇、二甲苯、环氧树脂、防沉剂的重量比为50-60:5-8:0.2-0.5:0.1-0.3：10-15:15-20:6-12:3-5；所述研磨的细度不大于20um；所述底漆的粘度为400-500Pa.s。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本申请中制备的底漆属于聚氨酯类底漆，通过共聚反应在聚氨酯的主链中引入二酮基和吡啶基，然后利用二酮基与铈离子发生配位形成结合强度高的配位体，从而提高底漆的机械性能以及柔韧性；吡啶基与铁离子形成强金属配位键，利用强金属配位键与聚氨酯本身具有的弱氢键作用相结合构成杂化交联的网络结构，从而可以提高聚氨酯分子链中硬段结构的分解温度，从而提高底漆的热稳定性，而且形成的强金属配位键可以使聚氨酯的结晶性明显提高，使得底漆涂膜的结晶度增大，从而使得涂膜表面张力增大，有助于提高涂膜的层间附着力以及对脱泡消泡均具有促进作用，同时还有助于涂料在底漆表面的流平以及铺展，提高涂料的外观质感。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种用于风力发电机叶片的底漆，制备方法包括以下步骤：
1）将二酮古洛糖酸、二甲基吡啶和异佛尔酮二异氰酸酯混合后加入到反应器中，通入氮气将空气排出，然后加入干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺，加热至85℃，恒温反应15h，然后向反应产物中加入聚四氢呋喃醚和二月硅酸二丁基锡，搅拌30min后继续反应6h，反应结束后再加入无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇，在70℃下反应50min，将得到的反应产物在40℃下减压蒸馏脱除溶剂，得到改性聚氨酯树脂；
2）将氯化铈加入到丙酮溶液中，搅拌溶解后制得50mg/ml的溶液，然后将改性聚氨酯树脂溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的氯化铈溶液，在60℃下反应25h，待反应结束后室温下静置3h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后用蒸馏水洗涤3次，在50℃下干燥8h即可；
3）将适量的三氯化铁粉末加入到甲醇溶液中，配置成100mg/ml的溶液，然后将2）中产物溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的三氯化铁溶液，在室温下以100r/min的转速搅拌30h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后在90℃真空烘箱中干燥15h，然后将产物从聚四氟乙烯膜中取下来，制得配位交联型聚氨酯树脂；
4）将配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂和丙二醇混合研磨后得到浆料，然后用二甲苯将环氧树脂溶解成溶液，加入防沉剂，在转速为500r/min下搅拌30min得到混合溶液，然后将混合溶液加入到浆料中，混合搅拌均匀后进行过滤，即可得到所述底漆。
作为优选，其中步骤1）中，所述二酮古洛糖酸、二甲基吡啶、异佛尔酮二异氰酸酯、干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺、聚四氢呋喃醚、无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇的质量体积比为1g：1.4g：3.2g:5ml：20g：25ml：0.2-0.5g；所述二月硅酸二丁基锡的添加量为反应体系总重量的0.1%；所述搅拌转速为120r/min。
作为优选，其中步骤2）中，所述改性聚氨酯树脂与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:35g/ml；所述反应体系中三氯化铈与改性聚氨酯树脂的质量比为1:7。
作为优选，其中步骤3）中，所述2）中产物与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:35g/ml；所述反应体系中三氯化铁与2）中产物的质量比为1:1。
作为优选，其中步骤4）中，所述流平剂为丙烯酸酯型消泡剂，催干剂为二月硅酸二丁基锡，防沉剂为有机膨润土；所述配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂、丙二醇、二甲苯、环氧树脂、防沉剂的重量比为50:5:0.2:0.1：10:15:6:3；所述研磨的细度不大于20um；所述底漆的粘度为400Pa.s。
实施例2
一种用于风力发电机叶片的底漆，制备方法包括以下步骤：
1）将二酮古洛糖酸、二甲基吡啶和异佛尔酮二异氰酸酯混合后加入到反应器中，通入氮气将空气排出，然后加入干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺，加热至90℃，恒温反应13h，然后向反应产物中加入聚四氢呋喃醚和二月硅酸二丁基锡，搅拌35min后继续反应5h，反应结束后再加入无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇，在75℃下反应40min，将得到的反应产物在45℃下减压蒸馏脱除溶剂，得到改性聚氨酯树脂；
2）将氯化铈加入到丙酮溶液中，搅拌溶解后制得70mg/ml的溶液，然后将改性聚氨酯树脂溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的氯化铈溶液，在65℃下反应23h，待反应结束后室温下静置4h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后用蒸馏水洗涤4次，在55℃下干燥7h即可；
3）将适量的三氯化铁粉末加入到甲醇溶液中，配置成130mg/ml的溶液，然后将2）中产物溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的三氯化铁溶液，在室温下以125r/min的转速搅拌25h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后在100℃真空烘箱中干燥13h，然后将产物从聚四氟乙烯膜中取下来，制得配位交联型聚氨酯树脂；
4）将配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂和丙二醇混合研磨后得到浆料，然后用二甲苯将环氧树脂溶解成溶液，加入防沉剂，在转速为550r/min下搅拌25min得到混合溶液，然后将混合溶液加入到浆料中，混合搅拌均匀后进行过滤，即可得到所述底漆。
作为优选，其中步骤1）中，所述二酮古洛糖酸、二甲基吡啶、异佛尔酮二异氰酸酯、干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺、聚四氢呋喃醚、无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇的质量体积比为1.2g：1.6g：3.5g:7ml：23g：28ml：0.3g；所述二月硅酸二丁基锡的添加量为反应体系总重量的0.2%；所述搅拌转速为100r/min。
作为优选，其中步骤2）中，所述改性聚氨酯树脂与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:40g/ml；所述反应体系中三氯化铈与改性聚氨酯树脂的质量比为1:10。
作为优选，其中步骤3）中，所述2）中产物与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:45g/ml；所述反应体系中三氯化铁与2）中产物的质量比为1:1.5。
作为优选，其中步骤4）中，所述流平剂为丙烯酸酯型消泡剂，催干剂为二月硅酸二丁基锡，防沉剂为有机膨润土；所述配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂、丙二醇、二甲苯、环氧树脂、防沉剂的重量比为55:7:0.3:0.2：12:18:10:4；所述研磨的细度不大于20um；所述底漆的粘度为450Pa.s。
实施例3
一种用于风力发电机叶片的底漆，制备方法包括以下步骤：
1）将二酮古洛糖酸、二甲基吡啶和异佛尔酮二异氰酸酯混合后加入到反应器中，通入氮气将空气排出，然后加入干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺，加热至95℃，恒温反应10h，然后向反应产物中加入聚四氢呋喃醚和二月硅酸二丁基锡，搅拌40min后继续反应4h，反应结束后再加入无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇，在80℃下反应30min，将得到的反应产物在50℃下减压蒸馏脱除溶剂，得到改性聚氨酯树脂；
2）将氯化铈加入到丙酮溶液中，搅拌溶解后制得80mg/ml的溶液，然后将改性聚氨酯树脂溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的氯化铈溶液，在70℃下反应20h，待反应结束后室温下静置5h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后用蒸馏水洗涤5次，在60℃下干燥5h即可；
3）将适量的三氯化铁粉末加入到甲醇溶液中，配置成150mg/ml的溶液，然后将2）中产物溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的三氯化铁溶液，在室温下以150r/min的转速搅拌20h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后在110℃真空烘箱中干燥10h，然后将产物从聚四氟乙烯膜中取下来，制得配位交联型聚氨酯树脂；
4）将配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂和丙二醇混合研磨后得到浆料，然后用二甲苯将环氧树脂溶解成溶液，加入防沉剂，在转速为600r/min下搅拌20min得到混合溶液，然后将混合溶液加入到浆料中，混合搅拌均匀后进行过滤，即可得到所述底漆。
作为优选，其中步骤1）中，所述二酮古洛糖酸、二甲基吡啶、异佛尔酮二异氰酸酯、干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺、聚四氢呋喃醚、无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇的质量体积比为1.3g：1.8g：3.7g:8ml：25g：30ml：0.5g；所述二月硅酸二丁基锡的添加量为反应体系总重量的0.3%；所述搅拌转速为80r/min。
作为优选，其中步骤2）中，所述改性聚氨酯树脂与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:50g/ml；所述反应体系中三氯化铈与改性聚氨酯树脂的质量比为1:12。
作为优选，其中步骤3）中，所述2）中产物与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:50g/ml；所述反应体系中三氯化铁与2）中产物的质量比为1:2。
作为优选，其中步骤4）中，所述流平剂为丙烯酸酯型消泡剂，催干剂为二月硅酸二丁基锡，防沉剂为有机膨润土；所述配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂、丙二醇、二甲苯、环氧树脂、防沉剂的重量比为60:8:0.5:0.3：15:20:12:5；所述研磨的细度不大于20um；所述底漆的粘度为500Pa.s。
对比例1：去除步骤1）中的二酮古洛糖酸，其余与实施例1相同。
对比例2：去除步骤1）中的二甲基吡啶，其余与实施例1相同。
对比例3：去除步骤2），其余与实施例1相同。
对比例4：去除步骤3），其余与实施例1相同。
对照组：选用公告号CN101695689B中公开的实施例1中制得的底漆。
试验例：分别将实施例1-3和对比例1-4制备的底漆涂刷在风力发电机的叶片上，底漆厚度为75um，对底漆的各项性能进行测定，然后将防腐型聚氨酯涂料涂刷在底漆上，涂料厚度为75um，待涂层固化后观察涂层外观，结果如下表所示：
注：试验中底漆以及涂料的涂刷方法均采用本领域常规涂刷方法。
从上表可以看出，本发明制备的底漆，不仅具有优异的附着力以及柔韧性，而且底漆涂膜平整、光滑、高流平， 还有助于涂料在底漆表面的流平以及铺展，涂料的外观质感具有增强作用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于风力发电机叶片的底漆，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
1）将二酮古洛糖酸、二甲基吡啶和异佛尔酮二异氰酸酯混合后加入到反应器中，通入氮气将空气排出，然后加入干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺，加热至85-95℃，恒温反应10-15h，然后向反应产物中加入聚四氢呋喃醚和二月硅酸二丁基锡，搅拌30-40min后继续反应4-6h，反应结束后再加入无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇，在70-80℃下反应30-50min，将得到的反应产物在40-50℃下减压蒸馏脱除溶剂，得到改性聚氨酯树脂；
2）将氯化铈加入到丙酮溶液中，搅拌溶解后制得50-80mg/ml的溶液，然后将改性聚氨酯树脂溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的氯化铈溶液，在60-70℃下反应20-25h，待反应结束后室温下静置3-5h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后用蒸馏水洗涤3-5次，在50-60℃下干燥5-8h即可；
3）将适量的三氯化铁粉末加入到甲醇溶液中，配置成100-150mg/ml的溶液，然后将2）中产物溶解于二甲基甲酰胺溶液中，加入适量的三氯化铁溶液，在室温下以100-150r/min的转速搅拌20-30h，然后倒入聚四氟乙烯膜中，待溶剂完全挥发后在90-110℃真空烘箱中干燥10-15h，然后将产物从聚四氟乙烯膜中取下来，制得配位交联型聚氨酯树脂；
4）将配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂和丙二醇混合研磨后得到浆料，然后用二甲苯将环氧树脂溶解成溶液，加入防沉剂，在转速为500-600r/min下搅拌20-30min得到混合溶液，然后将混合溶液加入到浆料中，混合搅拌均匀后进行过滤，即可得到所述底漆。
2.如权利要求1所述的一种用于风力发电机叶片的底漆，其特征在于，步骤1）中，所述二酮古洛糖酸、二甲基吡啶、异佛尔酮二异氰酸酯、干燥除水的N，N-二甲基甲酰胺、聚四氢呋喃醚、无水N，N-二甲基甲酰胺和1,4-丁二醇的质量体积比为1-1.3g：1.4-1.8g：3.2-3.7g:5-8ml：20-25g：25-30ml：0.2-0.5g；所述二月硅酸二丁基锡的添加量为反应体系总重量的0.1-0.3%；所述搅拌转速为80-120r/min。
3.如权利要求1所述的一种用于风力发电机叶片的底漆，其特征在于，步骤2）中，所述改性聚氨酯树脂与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:35-50g/ml；所述反应体系中三氯化铈与改性聚氨酯树脂的质量比为1:7-12。
4.如权利要求1所述的一种用于风力发电机叶片的底漆，其特征在于，步骤3）中，所述2）中产物与二甲基甲酰胺的质量体积比为1:35-50g/ml；所述反应体系中三氯化铁与2）中产物的质量比为1:1-2。
5.如权利要求1所述的一种用于风力发电机叶片的底漆，其特征在于，步骤4）中，所述流平剂为丙烯酸酯型消泡剂，催干剂为二月硅酸二丁基锡，防沉剂为有机膨润土；所述配位交联型聚氨酯树脂、钛白粉、流平剂、催干剂、丙二醇、二甲苯、环氧树脂、防沉剂的重量比为50-60:5-8:0.2-0.5:0.1-0.3：10-15:15-20:6-12:3-5；所述研磨的细度不大于20um；所述底漆的粘度为400-500Pa.s。
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