[发明专利]一种用于风电叶片前缘的耐磨蚀涂层及其制备方法

说明书

本发明公开的一种用于风电叶片前缘的耐磨蚀涂层及其制备方法，属于风电机组磨蚀防护技术领域。底层采用常温固化型双组份溶剂型环氧涂层，中间层为碳化硅增强的聚氨酯改性的环氧涂层，整平层的成分使之具有自流平特性，能够提供光滑的空气动力学表面，面层采用溶剂型聚氨酯涂层，能够满足风电叶片高的耐候性的要求。本发明制得的涂层能够提高风电叶片前缘的耐磨特性，同时该涂料体系具有较高的附着力，防腐性能满足指标要求，并且施工方便，能够有效地解决风电叶片前缘的磨蚀问题，从而实现长周期防护，提高风电机组的安全性能，并减少风电机组维修次数及成本。

技术领域

本发明属于风电机组磨蚀防护技术领域，涉及一种用于风电叶片前缘的耐磨蚀涂层及其制备方法。

背景技术

由于风电机组大多分布在沙漠、高山、海上等环境恶劣的地方，作为风电机组关键部件的叶片，其磨蚀问题突出，普通保护层材料难以实现长周期防护。经统计，兆瓦级叶片服役3～5年后叶片前缘磨蚀严重，局部损伤本体，不能满足防护20年的高要求。

风电机组的叶片长度一般为50～80米，而叶片的线速度一般在60～80m/s，相当于200～300km/h的时速，雨滴、砂砾和尘土等极易对叶片防护层造成磨蚀破坏，使叶片的基体结构暴露在环境中。风电叶片前缘作为迎风面，线速度大、耐受冲击和磨损也最为严重，在风电叶片长度不断增加的趋势下，叶片前缘磨蚀防护的重要性也日渐突出。

目前，叶片前缘一般采用涂装涂料的方式保护，如果涂层发生磨蚀破坏，将破坏风电叶片的完整性。另外，空气动力学要求叶片表面具有较高的平整度，涂层磨蚀破坏也会导致气动性能和运行可靠性降低，引起维修成本大大增加。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于风电叶片前缘的耐磨蚀涂层及其制备方法，其具有较高耐磨性能，能够有效地解决风电叶片前缘的磨蚀问题，实现叶片前缘长周期防护，从而提高风电机组的安全性能，避免叶片气动性能的降低，并减少风电机组维修次数及成本。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种用于风电叶片前缘的耐磨蚀涂层，包括以下步骤，均以质量份数计：

S1：涂装底层，在预处理好的基体上喷涂常温固化型双组份溶剂型环氧涂层，固化后修补打磨平整；

S2：涂装中间层，将90～100份二酚基环氧树脂和16～22份多异氰酸酯基聚氨酯预聚体混合加热制得聚氨酯改性环氧树脂；将12～14份二酚基环氧树脂、3～4份稀释剂、1～1.5份填料和7～10.5份固化剂混合均匀后加入聚氨酯改性环氧树脂，再加入6～9份的碳化硅颗粒和0.2～0.4份分散剂，搅拌均匀后加热，刮涂于底层上；

S3：涂装整平层，将12～14份二酚基环氧树脂、3～4份稀释剂、1～1.5份填料、7～10.5份固化剂混合均匀后加入3～4份丁醇，再加入石英粉2～3份，搅拌均匀，得到整平层混合涂料，涂装至中间层上；

S4：涂装面层，整平层表干后，在整平层上涂装溶剂型聚氨酯涂层。

优选地，基体的预处理包括：打磨处理后使用压缩空气吹扫5～10min，并对表面缺陷进行处理。

优选地，S1中，底层涂装过程中，基体表面的温度不低于10℃。

优选地，S2和S3中，二酚基环氧树脂为二酚基环氧树脂E-51或E44，稀释剂为环氧丙烷丁基醚，填料为粒径为50um的硅微粉，固化剂为4～6份乙二胺、2～3份酚醛胺固化剂和1～1.5份二甲胺基乙醇混合制得。

优选地，S2中，多异氰酸酯预聚体由质量分数80％的甲苯-2,4-二异氰酸酯和质量分数20％的甲苯-2,6-二异氰酸酯制得。

优选地，S2中，碳化硅颗粒由粒径为300um、200um和100um的碳化硅颗粒等质量均匀混合而成。