CN116855164A - 一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法 - Google Patents

一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116855164A
CN116855164A CN202310520051.6A CN202310520051A CN116855164A CN 116855164 A CN116855164 A CN 116855164A CN 202310520051 A CN202310520051 A CN 202310520051A CN 116855164 A CN116855164 A CN 116855164A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
fluorine
wind power
mass
power blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310520051.6A
Other languages
English (en)
Inventor
邬烔
敖海
谭光道
徐超
赵江
杨文云
胡辉
吴孝伟
刘勇
付荣方
周世银
文军
孟鹏飞
冯磊
项尚林
蔡栋宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huaneng Weining Wind Power Co ltd
Huaneng Clean Energy Research Institute
Nanjing Tech University
China Huaneng Group Co Ltd
Original Assignee
Huaneng Weining Wind Power Co ltd
Huaneng Clean Energy Research Institute
Nanjing Tech University
China Huaneng Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaneng Weining Wind Power Co ltd, Huaneng Clean Energy Research Institute, Nanjing Tech University, China Huaneng Group Co Ltd filed Critical Huaneng Weining Wind Power Co ltd
Priority to CN202310520051.6A priority Critical patent/CN116855164A/zh
Publication of CN116855164A publication Critical patent/CN116855164A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C09D175/08—Polyurethanes from polyethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/2805—Compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/288—Compounds containing at least one heteroatom other than oxygen or nitrogen
    • C08G18/2885—Compounds containing at least one heteroatom other than oxygen or nitrogen containing halogen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/50—Polyethers having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/5003—Polyethers having heteroatoms other than oxygen having halogens
    • C08G18/5015—Polyethers having heteroatoms other than oxygen having halogens having fluorine atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明公布了一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法，该防护涂料由异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物、紫外光引发剂、含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料、含氟活性稀释剂、开孔剂、稳定剂、流平剂和消泡剂复配而成。该涂料具有无毒、使用安全，经涂装固化后的涂层具有超疏水、附着力高、耐候、耐水、耐磨、疏水稳定性好等优点，可广泛应用于风电叶片防冰、户外电线电缆防冰等场合。

Description

一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能性材料，具体涉及一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法。
背景技术
风能是一种应用前景可观的可持续能源。风机通过叶片捕获风能，由风能转换成机械能，然后再由机械能转换成电能。目前，市场上风机的风轮直径基本上在83~121m范围内，塔筒高度在75~95m之间，所以高速旋转的叶片易与云层发生碰撞。当风机处在结冰气候条件下时，低温会导致叶片表面与过冷液滴发生碰撞，容易产生覆冰。当叶片在工作状态时，叶片翼型的交界面即前缘位置最易结冰，冰层的质量分布从叶跟到叶尖呈线性增加的趋势。随着风轮直径的增加，流经叶片表面的空气速度也随之增大，在叶片前缘的积冰会越来越多。而当叶片静止时，叶片表面可能就会全部被冰层覆盖。
叶片是风机的核心部件，其结冰必然会对机组产生诸如功率损失、安全、噪声等诸多不利影响，需要进行防冰、除冰，研究表明在风机叶片表面涂覆涂料是对风机叶片防冰除冰最为简单的方法。申请号为201910956295.2的发明专利公开了一种石墨烯风电叶片防冰涂层材料的制备方法，其首先合成含氟丙烯酸酯二元共聚物，再利用经过改进的Hummers法制备氧化石墨烯，然后利用碱性环境下完成亲核取代反应，制备炔基化石墨烯，最后将含氟丙烯酸酯共聚物接枝到氧化石墨烯表面，完成对石墨烯材料的表面修饰。该方法能够使材料表面接触角达到153.76°，具有较好的防冰效果。申请号为202011256664.6的发明专利公开了一种风机叶片用吸能超双疏防覆冰涂料及其制备方法，该涂料由以下重量份原料组成：超双疏改性纳米碳管15~30份、多孔填料粉2~5份、改性树脂45~70份、分散剂2~4份、消泡剂1~2份、流平剂2~3份、溶剂15~27份，使用该涂料的风机叶片具有较好的防覆冰功能。
随着社会的发展和科技的进步，风电叶片防冰涂料不仅需要具有较好的防冰效果，还需要具有环保、易于施工和长效除冰性。鉴于此，开发具有较好的防冰效果，同时具有自清洁、抗划伤、耐候等功能于一体的功能性材料，成为风电叶片防冰涂料的发展趋势。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种新的风电叶片防护涂料；目的之二在于提供该风电叶片防护涂料的制备方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
本发明首先公布风电叶片表面防护涂料，由如下重量份的各组分复配而成：
异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物；
羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料，100份；
含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料，1~3份；
催化剂，0.1~0.5份；
发泡剂，0.5~2.0份；
开孔剂，0.5~2.0份；
稳定剂，0.5~2.0份；
流平剂，0.5~2.0份；
前述异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物与羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料按-NCO/OH物质的量之比为1.2~1.3。
本发明还公布了如前所述的风电叶片表面防护涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物
在反应容器中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再按-NCO/-OH物质的量之比为1.2~1.6加入多异氰酸酯，加热至60~90℃，反应2~4h，冷却至室温，得到异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物；
这里所述的反应容器可以采用四口烧瓶一类的装置，装有搅拌装置、温度计和冷凝管，方便搅拌反应并监控反应温度。
S2、制备含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料
在反应容器中加入5质量份纳米粒子、50质量份甲醇和0.5~1.5质量份含氟硅烷偶联剂组成的混合溶液，加热至50~70℃，回流12~24 h；冷却至室温后，将产物转移至旋转蒸发器，通过加热蒸馏除去甲醇；再加入反应型含氟增塑剂，超声分散1~2h，制得固含量为15~30%的含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料；
S3、制备羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料
在反应容器中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再按-NCO/-OH物质的量之比为0.4-0.8加入多异氰酸酯，加热到60-90℃，反应3-6 h，冷却至室温，得到羟基封端的含氟聚氨酯低聚物；
将上述制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物100质量份、步骤S2制得的含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料1~3质量份、0.1~0.5质量份催化剂、0.5~2.0质量份发泡剂、0.5~2.0质量份开孔剂、0.5~2.0质量份稳定剂及0.5~2.0质量份流平剂，搅拌，使各组分混合均匀，即制得羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料；
S4、风电叶片防护涂料的制备
将步骤S1制得的异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物与步骤S3制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料按-NCO/OH物质的量之比为1.2~1.3，分别称量，搅拌混合均匀即制得风电叶片防护涂料。
优选地，前述纳米粒子为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅中的一种；所述含氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷及十三氟辛基三甲氧基硅烷中的一种。
更优选地，前述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N’-二乙基哌嗪中的一种。
再优选地，前述开孔剂为聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物中的一种。
更优选地，前述稳定剂为4-苯甲酸基-2，2，6，6-四甲基哌啶、癸二酸（2，2，6，6-四甲基哌啶基）酯、三（1，2，2，6，6-五甲基哌啶基）亚磷酸酯、3，5-二叔丁基-4-羟苄基磷酸单乙酯镍、2，2-硫代双（4-叔辛基苯酚）镍-正丁基氨、二丁基二硫代氨基甲酸镍、水杨酸酯、苯并***中的一种。
进一步优选地，前述流平剂为聚有机硅氧烷、聚醚改性的聚有机硅氧烷、含氟表面活性剂中一种。
更进一步优选地，前述多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种。
再进一步优选地，前述反应型含氟增塑剂为全氟丁基乙醇、全氟己基乙醇、全氟辛基乙醇及全氟癸基乙醇中的一种。
此外，本发明还进一步公布了如前所述的制备方法得到的风电叶片表面防护涂料的涂装方法为：将步骤S4制得的风电叶片防护涂料在4小时内涂装到风电叶片表面，经过室温固化得到风电叶片防护涂层，具体可采用喷涂、刮涂、辊涂等常规手段进行涂装。
本发明的制得的风电叶片表面防护涂料具有较好的防冰效果，涂料体系中不含有有机溶剂，可以采用喷涂、刮涂、辊涂等常规手段进行涂装到风电叶片表面，首先异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物在空气的湿气作用下进行湿固化的同时产生二氧化碳气体，在开孔剂与含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子的共同作用下使涂层呈现类似荷叶的乳突结构，然后使用紫外光（UV）固化，通过提高涂层的交联度，进一步优化了风电叶片防冰的附着力、耐候性、耐磨、疏水稳定性等性能。
本发明的有益之处在于：
（1）本发明通过含氟硅烷偶联剂改性纳米粒子，改善了纳米粒子的分散性与稳定性；异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物、羟基封端的含氟聚氨酯低聚物、即含氟硅烷偶联剂改性纳米粒子浆料的引入降低了固化后涂料涂膜的表面能；加入流平剂、反应型含氟增塑剂，改善了风电叶片防护涂料的施工性能，可以采用喷涂、刮涂、辊涂等常规手段进行涂装到风电叶片表面。
（2）该制备方法综合考虑了涂料用于风电叶片表面的实际需求，在过量异氰酸根与水反应生成二氧化碳气体、开孔剂及含氟硅烷偶联剂改性纳米粒子的共同作用下，涂层呈现类似荷叶的乳突结构，冰附着力可降至12kPa，使涂层达到超疏水效果，且480h紫外老化后涂膜表面的接触角变化不大，提高了疏水稳定性。
（3）与目前市场上使用的溶剂型风电叶片防冰涂料相比，本发明的风电叶片防护涂料不含有机溶剂，具有无毒、使用安全、不污染环境等优点，最涂料产品具有自清洁、耐候、长效除冰性、抗划伤等优异性能，具有极好的市场应用推广前景。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的涂料在风电叶片表面成膜后的表面结构图片；
图2为本发明的实施例1制备的涂料在风电叶片表面成膜后的接触角测试图；
图3为本发明的实施例1制备的涂料在风电叶片表面成膜后在紫外老化箱中老化480h后的接触角测试图；
图4为本发明的对比例1制备的涂料在风电叶片表面成膜后的接触角测试图；
图5为水在本发明的实施例1的叶片表面的结冰效果图；
图6为水在本发明的对比例1的叶片表面的结冰效果图；
图7为水在未经处理的叶片表面的结冰效果图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
实施例1
本实施例制得了一种风电叶片表面防护涂料，具体制备方法如下：
S1、异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再加入13.5质量份异佛尔酮二异氰酸酯，加热到60℃，反应4h，冷却至室温，得到异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物。
S2、含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入5质量份纳米TiO2粒子，50质量份甲醇和0.5质量份十七氟癸基三甲氧基硅烷的混合溶液，加热到70℃，回流12h；冷却到室温后，产物转移至旋转蒸发器，通过加热蒸馏除去甲醇；再加入28份全氟丁基乙醇，超声分散1h即制得含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料。
S3、羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再加入8.5质量份异佛尔酮二异氰酸酯，加热到60℃，反应6 h，冷却至室温，得到羟基封端的含氟聚氨酯低聚物；
将上述制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物100质量份、步骤S2制得的含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料1质量份、0.1质量份二丁基锡二月桂酸酯、0.5质量份聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、0.5质量份4-苯甲酸基-2,2,6,6-四甲基哌啶、0.5质量份聚有机硅氧烷流平剂，搅拌，使各组分混合均匀，即制得羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料。
S4、风电叶片防护涂料的制备
将步骤S1制得的异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物100质量份与步骤S3制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料4.7质量份，分别称量，搅拌混合均匀即制得本实施例1的风电叶片防护涂料。
最终，将步骤S4制得的风电叶片防护涂料在4小时内采用喷涂、刮涂、辊涂等常规手段涂装到风电叶片表面，经过室温固化得到风电叶片防护涂层，进行性能测试。
实施例2
本实施例制得了一种风电叶片表面防护涂料，具体制备方法如下：
S1、异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再加入18质量份二环己基甲烷二异氰酸酯，加热到75℃，反应3h，冷却至室温，得到异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物。
S2、含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入5质量份纳米SiO2粒子，50质量份甲醇和1质量份十三氟辛基三乙氧基硅烷的混合溶液，加热到60℃，回流18h；冷却到室温后，产物转移至旋转蒸发器，通过加热蒸馏除去甲醇；再加入15份全氟己基乙醇，超声分散1.5h即制得含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料。
S3、羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再加入8质量份二环己基甲烷二异氰酸酯，加热到75℃，反应5 h，冷却至室温，得到羟基封端的含氟聚氨酯低聚物；
将上述制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物100质量份、步骤S2制得的含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料2质量份、0.3质量份N,N-二甲基环己胺、1.0质量份聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物、1.5质量份三（1，2，2，6，6-五甲基哌啶基）亚磷酸酯、2.0质量份聚醚改性的聚有机硅氧烷流平剂，搅拌，使各组分混合均匀，即制得羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料。
S4、风电叶片防护涂料的制备
将步骤S1制得的异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物100质量份与步骤S3制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料5.7质量份，分别称量，搅拌混合均匀即制得本实施例2的风电叶片防护涂料。
最终，将步骤S4制得的风电叶片防护涂料在4小时内采用喷涂、刮涂、辊涂等常规手段涂装到风电叶片表面，经过室温固化得到风电叶片防护涂层，进行性能测试。
实施例3
本实施例制得了一种风电叶片表面防护涂料，具体制备方法如下：
S1、异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再加入13质量份六亚甲基二异氰酸酯，加热到90℃，反应2h，冷却至室温，得到异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物。
S2、含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入5质量份纳米SiO2粒子，50质量份甲醇和1.5质量份十七氟癸基三甲氧基硅烷的混合溶液，加热到50℃，回流24h；冷却到室温后，产物转移至旋转蒸发器，通过加热蒸馏除去甲醇；再加入11份全氟辛基乙醇，超声分散2h即制得含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料。
S3、羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再加入3.5质量份六亚甲基二异氰酸酯，加热到60℃，反应6 h，冷却至室温，得到羟基封端的含氟聚氨酯低聚物；
将上述制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物100质量份、步骤S2制得的含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料3质量份、0.5质量份N-乙基吗啉、2.0质量份开孔剂、2.0质量份3，5-二叔丁基-4-羟苄基磷酸单乙酯镍、1.0质量份流平剂含氟表面活性剂，搅拌，使各组分混合均匀，即制得羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料。
S4、风电叶片防护涂料的制备
将步骤S1制得的异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物100质量份与步骤S3制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料9.8质量份，分别称量，搅拌混合均匀即制得本实施例2的风电叶片防护涂料。
最终，将步骤S4制得的风电叶片防护涂料在4小时内采用喷涂、刮涂、辊涂等常规手段涂装到风电叶片表面，经过室温固化得到风电叶片防护涂层，进行性能测试。
对比例1
本实施例也制得了一种涂料，制备步骤如下：
S1、异氰酸根封端的聚氨酯低聚物的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入100质量份聚醚多元醇，再加入13.5质量份异佛尔酮二异氰酸酯，加热到60℃，反应4h，冷却至室温，得到异氰酸根封端的聚氨酯低聚物。
S2、硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入5质量份纳米TiO2粒子，50质量份甲醇和0.5质量份γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的混合溶液，加热到70℃，回流12h。冷却到室温后，产物转移至旋转蒸发器，通过加热蒸馏除去甲醇。再加入28份丁醇，超声分散1h即制得硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料。
S3、羟基封端的聚氨酯低聚物浆料的制备
在装有搅拌装置、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入100质量份聚醚多元醇，再加入8.5质量份异佛尔酮二异氰酸酯，加热到60℃，反应6 h，冷却至室温，得到羟基封端的聚氨酯低聚物。
将上述制得的羟基封端的聚氨酯低聚物100质量份、步骤S2制得的硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料1质量份、0.1质量份二丁基锡二月桂酸酯、0.5质量份聚有机硅氧烷流平剂，搅拌，使各组分混合均匀，即制得羟基封端的聚氨酯低聚物浆料。
S4、风电叶片防冰涂料的制备
将步骤S1制得的异氰酸根封端的聚氨酯低聚物100质量份与步骤S3制得的羟基封端的聚氨酯低聚物浆料4.7质量份，分别称量，搅拌混合均匀即制得本对比例的风电叶片防冰涂料。
最终，将步骤S4制得的风电叶片防护涂料在4小时内采用喷涂、刮涂、辊涂等常规手段涂装到风电叶片表面，经过室温固化得到风电叶片防护涂层，进行性能测试。
性能测试
将实施例1~3及对比例1的风电叶片防冰涂层进行性能测试和应用比较，得到的测试结果如下：
由上表可见，本发明的涂料经过湿气固化及光固化后，涂层表面呈现如图1所示的类似荷叶状乳突结构，使得实施例1~3的接触角、防冰性能、耐老化及耐腐蚀性能相比对比例1均得到显著提升。申请人分析这是因为：双组分固化及湿固化的双重固化作用使涂料的机械强度得到了加强，体系的耐化学腐蚀能力、耐老化性能也得到了改善。此外，体系中含有异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物、羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料及反应型含氟增塑剂，并在开孔剂与含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子的共同作用下，涂层的疏水性得到很大提高，实施例1~3中固化后的涂膜接触角高达160 º以上，参见图2~图4，这样的特性使得风电叶片与冰的附着力大幅度减小，降至16kPa以下，能够很好地满足风电叶片防冰的需要。从图5~图7的结冰效果图也可以更加直观地看出：本发明的所制得的防护涂料具有相较于对比例1具有更好的防结冰效果。
综上，本发明所制得的风电叶片防护涂料性能优异，具有极好的防冰效果，体系的相容性良好，固化速度快，生产效率高，易于工业化，应用十分广泛，整个工艺过程无有毒溶剂释放，是一种具有极好推广应用前景的环境友好型功能性涂料。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风电叶片表面防护涂料，其特征在于，由如下重量份的各组分复配而成：
异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物；
羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料，100份；
含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料，1~3份；
催化剂，0.1~0.5份；
发泡剂，0.5~2.0份；
开孔剂，0.5~2.0份；
稳定剂，0.5~2.0份；
流平剂，0.5~2.0份；
所述异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物与羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料按-NCO/OH物质的量之比为1.2~1.3。
2.如权利要求1所述的一种风电叶片表面防护涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物
在反应容器中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再按-NCO/-OH物质的量之比为1.2~1.6加入多异氰酸酯，加热至60~90℃，反应2~4h，冷却至室温，得到异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物；
S2、制备含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料
在反应容器中加入5质量份纳米粒子、50质量份甲醇和0.5~1.5质量份含氟硅烷偶联剂组成的混合溶液，加热至50~70℃，回流12~24 h；冷却至室温后，将产物转移至旋转蒸发器，通过加热蒸馏除去甲醇；再加入反应型含氟增塑剂，超声分散1~2h，制得固含量为15~30%的含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料；
S3、制备羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料
在反应容器中加入100质量份含氟聚醚多元醇，再按-NCO/-OH物质的量之比为0.4-0.8加入多异氰酸酯，加热到60-90℃，反应3-6 h，冷却至室温，得到羟基封端的含氟聚氨酯低聚物；
将上述制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物100质量份、步骤S2制得的含氟硅烷偶联剂改性的纳米粒子浆料1~3质量份、0.1~0.5质量份催化剂、0.5~2.0质量份发泡剂、0.5~2.0质量份开孔剂、0.5~2.0质量份稳定剂及0.5~2.0质量份流平剂，搅拌，使各组分混合均匀，即制得羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料；
S4、风电叶片防护涂料的制备
将步骤S1制得的异氰酸根封端的含氟聚氨酯低聚物与步骤S3制得的羟基封端的含氟聚氨酯低聚物浆料按-NCO/OH物质的量之比为1.2~1.3，分别称量，搅拌混合均匀即制得风电叶片防护涂料。
3.根据权利要求2所述的一种风电叶片表面防护涂料的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅中的一种；所述含氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷及十三氟辛基三甲氧基硅烷中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种风电叶片表面防护涂料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N’-二乙基哌嗪中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种风电叶片表面防护涂料的制备方法，其特征在于，所述开孔剂为聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种风电叶片表面防护涂料的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为4-苯甲酸基-2，2，6，6-四甲基哌啶、癸二酸（2，2，6，6-四甲基哌啶基）酯、三（1，2，2，6，6-五甲基哌啶基）亚磷酸酯、3，5-二叔丁基-4-羟苄基磷酸单乙酯镍、2，2-硫代双（4-叔辛基苯酚）镍-正丁基氨、二丁基二硫代氨基甲酸镍、水杨酸酯、苯并***中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种风电叶片表面防护涂料的制备方法，其特征在于，所述流平剂为聚有机硅氧烷、聚醚改性的聚有机硅氧烷、含氟表面活性剂中一种。
8.根据权利要求2所述的一种风电叶片表面防护涂料的制备方法，其特征在于，所述多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种。
9.根据权利要求2所述的一种风电叶片表面防护涂料的制备方法，其特征在于，所述反应型含氟增塑剂为全氟丁基乙醇、全氟己基乙醇、全氟辛基乙醇及全氟癸基乙醇中的一种。
10.如权利要求2的制备方法得到的风电叶片表面防护涂料，其涂装方法为：将步骤S4制得的风电叶片防护涂料在4小时内涂装到风电叶片表面，经过室温固化得到风电叶片防护涂层。
CN202310520051.6A 2023-05-10 2023-05-10 一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法 Pending CN116855164A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310520051.6A CN116855164A (zh) 2023-05-10 2023-05-10 一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310520051.6A CN116855164A (zh) 2023-05-10 2023-05-10 一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116855164A true CN116855164A (zh) 2023-10-10

Family

ID=88217803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310520051.6A Pending CN116855164A (zh) 2023-05-10 2023-05-10 一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116855164A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116769396A (zh) * 2023-05-10 2023-09-19 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种超疏水风电叶片表面防护涂料及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060167206A1 (en) * 2003-07-11 2006-07-27 Alois Maier Fluorine-modified polyurethane resins containing one or two constituents, method for the production thereof, and use of the same
JP2007126510A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Asahi Glass Polyurethane Material Co Ltd 水酸基末端ポリウレタンプレポリマーおよび二液型ポリウレタン硬化性組成物
CN103483890A (zh) * 2013-09-12 2014-01-01 西安交通大学 含有改性纳米粒子的聚合物防覆冰涂料及其制备方法
CN103555184A (zh) * 2013-10-23 2014-02-05 三棵树涂料股份有限公司 超双疏纳米复合罩面清漆及其制备方法
CN106398334A (zh) * 2016-09-09 2017-02-15 东南大学 一种超耐磨超疏水涂层及其制备方法
CN106916526A (zh) * 2017-04-07 2017-07-04 量镀（上海）新材料科技股份有限公司 新型水性聚氨酯组合物及其制品和应用
CN108912985A (zh) * 2017-03-20 2018-11-30 洛阳尖端技术研究院 一种疏水涂料及其制备方法
CN110105824A (zh) * 2019-04-04 2019-08-09 东南大学 一种高耐磨超双疏纳米涂层及其制备方法
CN112812685A (zh) * 2021-01-25 2021-05-18 江南大学 一种具有自愈合功能的光固化防涂鸦涂料及其制备方法和应用
CN114686087A (zh) * 2022-04-29 2022-07-01 深圳德诚达光电材料有限公司 高耐磨含氟抗指纹剂及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060167206A1 (en) * 2003-07-11 2006-07-27 Alois Maier Fluorine-modified polyurethane resins containing one or two constituents, method for the production thereof, and use of the same
JP2007126510A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Asahi Glass Polyurethane Material Co Ltd 水酸基末端ポリウレタンプレポリマーおよび二液型ポリウレタン硬化性組成物
CN103483890A (zh) * 2013-09-12 2014-01-01 西安交通大学 含有改性纳米粒子的聚合物防覆冰涂料及其制备方法
CN103555184A (zh) * 2013-10-23 2014-02-05 三棵树涂料股份有限公司 超双疏纳米复合罩面清漆及其制备方法
CN106398334A (zh) * 2016-09-09 2017-02-15 东南大学 一种超耐磨超疏水涂层及其制备方法
CN108912985A (zh) * 2017-03-20 2018-11-30 洛阳尖端技术研究院 一种疏水涂料及其制备方法
CN106916526A (zh) * 2017-04-07 2017-07-04 量镀（上海）新材料科技股份有限公司 新型水性聚氨酯组合物及其制品和应用
CN110105824A (zh) * 2019-04-04 2019-08-09 东南大学 一种高耐磨超双疏纳米涂层及其制备方法
CN112812685A (zh) * 2021-01-25 2021-05-18 江南大学 一种具有自愈合功能的光固化防涂鸦涂料及其制备方法和应用
CN114686087A (zh) * 2022-04-29 2022-07-01 深圳德诚达光电材料有限公司 高耐磨含氟抗指纹剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEO A. WALL: "氟聚合物", 31 December 1978, pages: 207 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116769396A (zh) * 2023-05-10 2023-09-19 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种超疏水风电叶片表面防护涂料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100760068B1 (ko) 개선된 내긁힘성을 갖는 코팅 조성물, 코팅된 기재 및관련 방법
CN102002314B (zh) 用于汽车保险杠纳米分散水性导电底漆及其制法
CN106675370A (zh) 一种高耐磨水性抗污自清洁聚氨酯涂料及其制备方法
CN111410730B (zh) 一种聚氨酯乳液及由其制得的减反射镀膜液
CN116855164A (zh) 一种风电叶片表面防护涂料及其制备方法
CN1675293A (zh) 片状模塑料汽车车身板材用单罐装封闭底漆组合物
CN102492338B (zh) 弹性氟碳隔热涂料及其制备方法、使用方法
CN102101969B (zh) 一种有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料及制备方法
CN112852273A (zh) 一种水性哑光抗刮涂料及其应用
CN115651524B (zh) 一种高强度自清洁聚氨酯防水涂料及其制备方法
CN113372771A (zh) 光伏背板用的高耐磨透明涂料及其制备方法
CN115960531A (zh) 一种长效型防粘贴涂料的制备方法
CN114231153A (zh) 一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料及其制备方法和应用
CN113025185A (zh) 一种石墨烯超疏水防腐涂料及其制备方法
CN113831829B (zh) 一种聚氨酯防冰涂料及其制备方法和应用
CN113861829A (zh) 一种纳米SiO2改性超疏水丙烯酸聚氨酯清漆及制法
CN103045064B (zh) 一种水性双组份防冰雪涂料及其生产方法
CN116769396A (zh) 一种超疏水风电叶片表面防护涂料及其制备方法
Nikje et al. Novel modified nanosilica-based on synthesized dipodal silane and its effects on the physical properties of rigid polyurethane foams
CN115427474B (zh) 用于防污和防刮擦涂料的氟化烷氧基甲硅烷基官能聚合物
CN115895352A (zh) 一种风电叶片涂料组合
CN114958174A (zh) 一种超耐磨超疏水涂料及其制备方法与应用
CN111511845B (zh) 底涂层和涂覆有该底涂层的制品
CN116987439A (zh) 一种自修复聚氨酯基超疏水风电叶片表面防护涂料及其制备方法
CN113322000A (zh) 一种有机硅涂料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination