[发明专利]一种风电叶片前缘防护材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种风电叶片前缘防护材料及其制备方法和应用，制备方法包括下述的步骤：将A组分、B组分和C组分混合、涂覆到叶片前缘区域，然后固化得到聚氨酯材料；A组分由包括多元醇、催化剂和填料在内的原料经脱水制得；B组分为端异氰酸酯预聚体，其由聚醚或聚酯多元醇经脱水，然后与多异氰酸酯反应制得；C组分由下述组分混合得到：异氰酸酯为芯材的聚脲微胶囊和多元醇为芯材的聚脲微胶囊。本发明的前缘防护材料常规性能优异，如附着力、耐腐蚀、耐油、耐老化性能好，可满足风电叶片技术要求，同时该材料具有自愈功能，在受到雨蚀等因素影响产生裂纹时，自动修复裂纹，恢复材料的性能，可显著提升叶片前缘防护能力，延长材料使用寿命。

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种风电叶片前缘防护材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，风电叶片在运行过程中，由于受到风沙、雨蚀、昆虫冲击等影响，在运转过程中，风电叶片前缘防护材料被逐步破坏，一般情况下，条件恶劣的风场，叶片前缘防护材料会在3-5年后失效，从而导致叶片前缘玻璃钢失去保护而受到严重影响，严重时会导致叶片前缘结构性破坏。而海上叶片由于复杂的环境条件，叶片前缘防护材料破坏更为严重，而海上风场叶片高昂的维修成本，严重影响海上风电发展。其次，叶片前缘被破坏，会导致叶片前缘气动变化，影响叶片发电效率。因此，开发具有自愈能力的前缘防护材料，延长叶片前缘防护材料寿命、降低叶片维修成本、提升叶片发电效率是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种具有自愈功能的风电叶片前缘防护材料及其制备方法和应用，延长叶片前缘防护材料寿命。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种风电叶片前缘防护材料的制备方法，包括下述的步骤：将A组分、B组分和C组分混合、涂覆到叶片前缘区域，然后固化得到聚氨酯材料，形成所述风电叶片前缘防护材料；

所述A组分由包括多元醇、催化剂和填料在内的原料经脱水制得；所述B组分为端异氰酸酯预聚体，其由聚醚或聚酯多元醇经脱水，然后与多异氰酸酯反应制得；所述C组分由下述组分按质量份计混合得到：异氰酸酯为芯材的聚脲微胶囊50-80份和多元醇为芯材的聚脲微胶囊10-50份。

进一步的，所述A组分的制备原料按质量分数计包括：多元醇40-60份、聚氧化丙烯三醇3-10份、丁二醇3-7份、催化剂0.01-0.05份、二氧化硅填料3-7份和二氧化钛填料3-7份。

进一步的，所述多元醇为聚环氧丙烷醚二醇、聚四氢呋喃醚二醇或聚己内酯二醇中的一种或两种以上的混合物；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或三亚乙基二胺中的一种或两种以上的混合物。

进一步的，所述A组分制备过程中脱水反应条件为100～130℃，脱水2～3个小时。

进一步的，所述B组分制备过程中脱水条件为在100-120℃下，保持真空度在0.09～0.1MPa，脱水1.5-2.5h。

进一步的，所述B组分制备过程中与多异氰酸酯反应条件为70-90℃下恒温反应1.5-2.5h，制得游离NCO％含量在13％～15％之间的端异氰酸酯预聚体。

进一步的，所述C组分中微胶囊粒径为10～100μm，异氰酸酯为芯材的聚脲微胶囊中的异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和/或二环己基甲烷二异氰酸酯，多元醇为芯材的聚脲微胶囊中的多元醇为低分子量的聚环氧丙烷醚二醇、聚四氢呋喃醚二醇或聚己内酯二醇中的一种或两种以上。

进一步的，所述C组分中微胶囊粒的制备方法为：将含己二胺的水相和含乳化分散剂的油相混合乳化，然后加入含高反应活性甲苯二异氰酸酯和芯材的油相搅拌反应。

本发明提供的一种风电叶片前缘防护材料，包括聚氨酯材料和分散在聚氨酯材料中的异氰酸酯为芯材的聚脲微胶囊和多元醇为芯材的聚脲微胶囊，所述聚氨酯材料由上述的A组分和B组分制备而成。