[发明专利]可常规喷涂风机叶片用聚氨酯胶衣组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电叶片用无溶剂聚氨酯胶衣，尤其是涉及一种可常规喷涂施工的风机叶片用无溶剂聚氨酯胶衣组合物。

背景技术

目前风电叶片行业聚氨酯胶衣一般在30min以内(25℃)即出现放热凝胶而无法继续使用，因此不能采用常规的喷涂设备施工，目前在涂装施工中主要采用辊涂施工和双管预热型喷涂设备施工两种组织形式。辊涂施工效率低，涂膜表面状态不平整，固化后需要耗费大量的人力进行砂纸打磨等后处理，既造成人力资源和易耗品的浪费，又使涂膜的平均膜厚大大降低，胶衣的损耗及浪费很大，其整体的防腐蚀效果也会受到影响。特殊喷涂设备施工虽提高了施工的效率，解决了后处理的浪费问题，但其设备投资较大，设备维护成本高，加热加压等能源消耗较大，并且存在一定程度的安全隐患。

造成凝胶时间短的根本原因在于聚氨酯胶衣在未加入金属催干剂的条件下固化反应很慢，虽凝胶时间较长，但干燥时间很慢，一般需要48h以上才能达到可打磨等后处理的干燥条件，而加入催干剂虽可使干燥时间大大降低，可以实现2.5h以内达到后处理要求，但凝胶时间也随之变短，无法实现常规设备喷涂。目前聚氨酯胶衣行业普遍存在凝胶时间与可打磨性及干燥程度上的矛盾。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种室温(25℃)下，混合凝胶时间超过1.5h，可打磨时间小于2.5h且可实现常规喷涂设备施工的风电叶片用无溶剂聚氨酯胶衣组合物。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可常规喷涂风机叶片用无溶剂聚氨酯胶衣涂料组合物，由包括如下质量百分比的组分制成：

其中：

聚酯多元醇一为一种低黏度、无溶剂、支化的油脂化学聚酯多元醇，羟值为300-350mgKOH/g，固体含量≥98％，粘度在25℃下为800-1400mPa.s，平均官能度为3；举例如市售的科宁公司Sovermol 750聚酯多元醇。

聚酯多元醇二为一种零VOC的支化的油脂化学聚酯多元醇，羟值为200-250mgKOH/g，固体含量≥98％，粘度在25℃下为700-1000mPa.s，平均官能度为2.6；举例如市售的科宁公司Sovermol 819聚酯多元醇。

所述助剂是分散剂、流平剂、防沉剂或偶联剂中的一种或多种；

反应调节剂包括催干剂和延缓剂两部分，延缓剂与催干剂的质量配比为：30∶1-40∶1，优选33∶1；

所述延缓剂包括一种或一种以上的具有双齿配体结构的路易斯酸性化合物，沸点≤170℃，它既能充当临时溶剂的作用，降低涂料的粘度，又能与异氰酸酯作用，产生临时性封闭效应，降低反应活性，延长固化反应的凝胶时间；

异氰酸酯固化剂为脂肪族聚异氰酸酯三聚体，NCO含量在20-24％范围内，不挥发物含量≥98％，粘度在25℃下为2000-3000mPa.s，举例如市售的拜耳N3300HDI三聚体。

本发明的可常规喷涂风机叶片用无溶剂聚氨酯胶衣组合物中，聚酯多元醇及异氰酸酯固化剂是该胶衣的主体材料，对胶衣的韧性与硬度等综合性能指标起着决定性的作用。

一般来说，聚酯多元醇一为3官能度，具有支化的油脂结构的聚酯多元醇，与异氰酸酯固化剂反应，可赋予胶衣分子很高的硬度和良好的机械性能，其单独与异氰酸酯固化反应后的最终邵氏(D)硬度可达80。聚酯多元醇二的官能度为2.6，其属于油脂接枝型聚酯，与异氰酸酯固化剂反应，可赋予胶衣分子良好的柔韧性和抗冲击性能。两种聚酯多元醇混拼并分别赋予固化产物优异的抗风沙磨损，抗温变龟裂等物理机械性能的同时，其油脂结构又赋予其突出的疏水性和耐候稳定性以及耐化学品性。

异氰酸酯固化剂采用脂肪族三聚体结构，其耐候性、耐化学品性、刚性与韧性等性能均适宜与上述聚酯多元醇一、聚酯多元醇二配合。

填料除可以增强胶衣的机械强度和降低成本以外，还可以分散固化反应过程中产生的内应力，改善与风机叶片的环氧增强玻璃纤维材料(GFRP)的附着性能。发明人经过大量试验发现，当以重量份数计，加入6-12份的高硬度的无机填料和4-8份的径厚比为80-120倍的片状惰性填料时，能更进一步提升聚氨酯胶衣的物理机械性能和防腐蚀性能等关键性技术指标。高硬度无机填料赋予聚氨酯胶衣以良好的抗风沙磨耗性能，高径厚比的片状结构填料能形成致密的迷宫式防渗透层，大大延长了腐蚀性介质渗透的途径和时间，有效改善胶衣的防腐蚀性能。

上述的高硬度的无机填料是指莫氏硬度大于8的无机填料。