一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层
专利汇可以提供一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于 风 力 发 电机 叶片 加工技术领域，具体涉及一种提高 风力 发电机叶片耐低温性能的保护涂层，所述保护涂层的成膜材料为 硅 微粉聚苯胺 复合材料 改性聚 氨 酯预聚体，所用 固化 剂至少包括 脂肪族酸 酐类固化剂和咪唑类固化剂。本发明相比 现有技术 具有以下优点：本发明中利用硅微粉聚苯胺复合材料改性聚氨酯预聚体作为主要成膜材料，并限定了其制备方法，使所得材料具有较好的力学性能以及耐老化性能，同时具有一定韧性，能有效附着于基材表面，还能在低温条件下保持性能稳定，配合适合的固化剂，能增强涂料的施用性能，使涂料具有相对较低的表面能，减小 冰 与涂层之间的粘结力，耐磨、耐冲击，且在低温条件下力学性能保持良好，涂料性能保持稳定。，下面是一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层专利的具体信息内容。
1.一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述保护涂层的成膜材料为硅微粉聚苯胺复合材料改性聚氨酯预聚体，所用固化剂至少包括脂肪族酸酐类固化剂和咪唑类固化剂；
所述硅微粉聚苯胺复合材料改性聚氨酯预聚体的制备方法包括以下内容：
（1）硅微粉聚苯胺复合材料的制备方法为：按重量份计，将苯胺与质量浓度为1.2-
1.8mol/L的盐酸溶液以重量比1:4-5混合后磁力搅拌均匀，然后加入引发剂，在温度为3-4℃的条件下充分反应，完成后经抽滤、洗涤、干燥后得到聚苯胺；将所得聚苯胺溶于相当于其重量3-4倍质量浓度为0.4-0.6mol/L芳香磺酸溶液，然后加入相当于聚苯胺重量4-8%的硅微粉，在3-4℃加入引发剂，充分搅拌均匀后，经抽滤、洗涤、干燥后得到硅微粉聚苯胺复合材料；
（2）聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取100份分子量为1000-4000的聚醚二元醇、16-20份混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯在温度为80-90℃的条件下反应5-6小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）改性聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取聚氨酯预聚体100份、硅微粉聚苯胺复合材料22-26份、接枝率为1.44%的聚丙烯接枝衣康酸6-10份、6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚0.8-1.2份、三甲基硅醇2-3份，混合，在温度为85-95℃的条件下反应3-4小时，即得。
2.如权利要求1所述一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述保护涂层的原料按重量份计包括：成膜材料100份、固化剂6-10份、溶剂12-22份、消泡剂
0.2-0.4份、流平剂0.2-0.6份、相容剂0.08-0.1份、抗氧剂0.1-0.3份、耐冷剂2-6份。
3.如权利要求1所述一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述溶剂为二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丁酮以重量比1:3-4:6-10混合；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚中任意一种；所述流平剂为醋酸-丁酸纤维素或聚二甲基硅氧烷；所述相容剂为端羟基聚丁二烯-聚苯乙烯；所述抗氧剂为2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基酚)；所述耐冷剂为磺化度为25.9%的磺化聚苯醚。
4.如权利要求1所述一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾中的一种。
5.如权利要求1所述一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述硅微粉为细度为400目的活性硅微粉，其密度为2.46g/cm³，活化指数为82.5-84.5%。
6.如权利要求1所述一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯由4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、带端基-NCO基团的较大分子改性MDI、异佛尔酮二异氰酸酯以重量比6:2:1混合得到。
7.如权利要求4所述一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述带端基-NCO基团的较大分子改性MDI中-NCO含量为22.6-23.6%，25℃粘度为500-
1600mPa·s。
8.如权利要求1所述一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述固化剂中脂肪族酸酐类固化剂和咪唑类固化剂的重量比为4-8:1。
9.如权利要求8所述一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述固化剂还包括相当于咪唑类固化剂等重量0.08-0.12倍的聚合氯化铝。
10.如权利要求8所述一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层，其特征在于，所述脂肪族酸酐类固化剂为甲基四氢酸酐、甲基六氢酸酐中的任意一种；所述咪唑类固化剂为1-甲基-2-羟甲基-1H-咪唑、1-甲基-5-硝基-2-羟甲基咪唑、1-(β-羟乙基)-2-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑中的任意一种或多种混合。
一种提高风力发电机叶片耐低温性能的保护涂层
技术领域
背景技术
发明内容
（1）硅微粉聚苯胺复合材料的制备方法为：按重量份计，将苯胺与质量浓度为1.2-
1.8mol/L的盐酸溶液以重量比1:4-5混合后磁力搅拌均匀，然后加入引发剂，在温度为3-4℃的条件下充分反应，完成后经抽滤、洗涤、干燥后得到聚苯胺；将所得聚苯胺溶于相当于其重量3-4倍质量浓度为0.4-0.6mol/L芳香磺酸溶液，然后加入相当于聚苯胺重量4-8%的硅微粉，在3-4℃加入引发剂，充分搅拌均匀后，经抽滤、洗涤、干燥后得到硅微粉聚苯胺复合材料；
（2）聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取100份分子量为1000-4000的聚醚二元醇、16-20份混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯在温度为80-90℃的条件下反应5-6小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）改性聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取聚氨酯预聚体100份、硅微粉聚苯胺复合材料22-26份、接枝率为1.44%的聚丙烯接枝衣康酸6-10份、6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚0.8-1.2份、三甲基硅醇2-3份，混合，在温度为85-95℃的条件下反应3-4小时，即得。
所述涂料的原料除了以上主要组分外，还能根据具体需求进行组分调整，例如常见的稳定剂、稀释剂、活性剂、固化加速剂、助溶剂、增强剂等。
具体的，所述脂肪族酸酐类固化剂为甲基四氢酸酐、甲基六氢酸酐中的任意一种；所述咪唑类固化剂为1-甲基-2-羟甲基-1H-咪唑、1-甲基-5-硝基-2-羟甲基咪唑、1-(β-羟乙基)-2-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑中的任意一种或多种混合。
具体实施方式
所述硅微粉聚苯胺复合材料改性聚氨酯预聚体的制备方法包括以下内容：
（1）硅微粉聚苯胺复合材料的制备方法为：按重量份计，将苯胺与质量浓度为1.5mol/L的盐酸溶液以重量比1:4.5混合后磁力搅拌均匀，然后加入引发剂，在温度为3.5℃的条件下充分反应，完成后经抽滤、洗涤、干燥后得到聚苯胺；将所得聚苯胺溶于相当于其重量3.5倍质量浓度为0.5mol/L芳香磺酸溶液，然后加入相当于聚苯胺重量6%的硅微粉，在3.5℃加入引发剂，充分搅拌均匀后，经抽滤、洗涤、干燥后得到硅微粉聚苯胺复合材料；
（2）聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取100份分子量为1000-4000的聚醚二元醇、18份混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯在温度为85℃的条件下反应5.5小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）改性聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取聚氨酯预聚体100份、硅微粉聚苯胺复合材料24份、接枝率为1.44%的聚丙烯接枝衣康酸8份、6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚1份、三甲基硅醇2.5份，混合，在温度为90℃的条件下反应3.5小时，即得；
所述固化剂为脂肪族酸酐类固化剂和咪唑类固化剂以重量比为6:1混合得到，所述脂肪族酸酐类固化剂为甲基四氢酸酐；所述咪唑类固化剂为1-甲基-2-羟甲基-1H-咪唑和2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑以重量比3:1混合得到；
所述引发剂为过硫酸钠；所述硅微粉为细度为400目的活性硅微粉，其密度为2.46g/cm³，活化指数为82.5-84.5%；所述混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯由4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、带端基-NCO基团的较大分子改性MDI、异佛尔酮二异氰酸酯以重量比6:2:1混合得到；
所述溶剂为二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丁酮以重量比1:3.5:8混合；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述流平剂为醋酸-丁酸纤维素。
所述硅微粉聚苯胺复合材料改性聚氨酯预聚体的制备方法包括以下内容：
（1）硅微粉聚苯胺复合材料的制备方法为：按重量份计，将苯胺与质量浓度为1.8mol/L的盐酸溶液以重量比1:4混合后磁力搅拌均匀，然后加入引发剂，在温度为4℃的条件下充分反应，完成后经抽滤、洗涤、干燥后得到聚苯胺；将所得聚苯胺溶于相当于其重量3倍质量浓度为0.6mol/L芳香磺酸溶液，然后加入相当于聚苯胺重量8%的硅微粉，在4℃加入引发剂，充分搅拌均匀后，经抽滤、洗涤、干燥后得到硅微粉聚苯胺复合材料；
（2）聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取100份分子量为1000-4000的聚醚二元醇、20份混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯在温度为90℃的条件下反应6小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）改性聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取聚氨酯预聚体100份、硅微粉聚苯胺复合材料22份、接枝率为1.44%的聚丙烯接枝衣康酸10份、6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚0.8份、三甲基硅醇2份，混合，在温度为95℃的条件下反应4小时，即得；
所述固化剂为脂肪族酸酐类固化剂和咪唑类固化剂以重量比为8:1混合得到，所述脂肪族酸酐类固化剂为甲基六氢酸酐；所述咪唑类固化剂为1-甲基-5-硝基-2-羟甲基咪唑；
所述引发剂为过硫酸钾；所述硅微粉为细度为400目的活性硅微粉，其密度为2.46g/cm³，活化指数为82.5-84.5%；所述混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯由4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、带端基-NCO基团的较大分子改性MDI、异佛尔酮二异氰酸酯以重量比6:2:1混合得到；
所述溶剂为二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丁酮以重量比1:4:10混合；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚；所述流平剂为醋酸-丁酸纤维素。
6份，在使用时通过机械搅拌混合得到；
所述硅微粉聚苯胺复合材料改性聚氨酯预聚体的制备方法包括以下内容：
（1）硅微粉聚苯胺复合材料的制备方法为：按重量份计，将苯胺与质量浓度为1.2mol/L的盐酸溶液以重量比1:5混合后磁力搅拌均匀，然后加入引发剂，在温度为3℃的条件下充分反应，完成后经抽滤、洗涤、干燥后得到聚苯胺；将所得聚苯胺溶于相当于其重量4倍质量浓度为0.4mol/L芳香磺酸溶液，然后加入相当于聚苯胺重量4%的硅微粉，在3℃加入引发剂，充分搅拌均匀后，经抽滤、洗涤、干燥后得到硅微粉聚苯胺复合材料；
（2）聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取100份分子量为1000-4000的聚醚二元醇、16份混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯在温度为80℃的条件下反应5小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）改性聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取聚氨酯预聚体100份、硅微粉聚苯胺复合材料26份、接枝率为1.44%的聚丙烯接枝衣康酸6份、6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚1.2份、三甲基硅醇3份，混合，在温度为85℃的条件下反应3小时，即得；
所述固化剂为脂肪族酸酐类固化剂和咪唑类固化剂以重量比为4:1混合得到，所述脂肪族酸酐类固化剂为甲基四氢酸酐；所述咪唑类固化剂为1-甲基-2-羟甲基-1H-咪唑、2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑以重量比4:1混合；
所述引发剂为过硫酸钠；所述硅微粉为细度为400目的活性硅微粉，其密度为2.46g/cm³，活化指数为82.5-84.5%；所述混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯由4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、带端基-NCO基团的较大分子改性MDI、异佛尔酮二异氰酸酯以重量比6:2:1混合得到；
所述溶剂为二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丁酮以重量比1:3:6混合；所述消泡剂为聚氧丙烯甘油醚；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
所述硅微粉聚苯胺复合材料改性聚氨酯预聚体的制备方法包括以下内容：
（1）硅微粉聚苯胺复合材料的制备方法为：按重量份计，将苯胺与质量浓度为1.5mol/L的盐酸溶液以重量比1:4.5混合后磁力搅拌均匀，然后加入引发剂，在温度为3.5℃的条件下充分反应，完成后经抽滤、洗涤、干燥后得到聚苯胺；将所得聚苯胺溶于相当于其重量3.5倍质量浓度为0.5mol/L芳香磺酸溶液，然后加入相当于聚苯胺重量6%的硅微粉，在3.5℃加入引发剂，充分搅拌均匀后，经抽滤、洗涤、干燥后得到硅微粉聚苯胺复合材料；
（2）聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取100份分子量为1000-4000的聚醚二元醇、18份混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯在温度为85℃的条件下反应5.5小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）改性聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取聚氨酯预聚体100份、硅微粉聚苯胺复合材料24份、接枝率为1.44%的聚丙烯接枝衣康酸8份、6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚1份、三甲基硅醇2.5份，混合，在温度为90℃的条件下反应3.5小时，即得；
所述固化剂为脂肪族酸酐类固化剂、咪唑类固化剂、聚合氯化铝以重量比为6:1:0.1混合得到，所述脂肪族酸酐类固化剂为甲基四氢酸酐；所述咪唑类固化剂为1-甲基-2-羟甲基-1H-咪唑和2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑以重量比3:1混合得到；
所述引发剂为过硫酸钠；所述硅微粉为细度为400目的活性硅微粉，其密度为2.46g/cm³，活化指数为82.5-84.5%；所述混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯由4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、带端基-NCO基团的较大分子改性MDI、异佛尔酮二异氰酸酯以重量比6:2:1混合得到；
所述溶剂为二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丁酮以重量比1:3.5:8混合；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述流平剂为醋酸-丁酸纤维素。
所述硅微粉聚苯胺复合材料改性聚氨酯预聚体的制备方法包括以下内容：
（1）硅微粉聚苯胺复合材料的制备方法为：按重量份计，将苯胺与质量浓度为1.8mol/L的盐酸溶液以重量比1:4混合后磁力搅拌均匀，然后加入引发剂，在温度为4℃的条件下充分反应，完成后经抽滤、洗涤、干燥后得到聚苯胺；将所得聚苯胺溶于相当于其重量3倍质量浓度为0.6mol/L芳香磺酸溶液，然后加入相当于聚苯胺重量8%的硅微粉，在4℃加入引发剂，充分搅拌均匀后，经抽滤、洗涤、干燥后得到硅微粉聚苯胺复合材料；
（2）聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取100份分子量为1000-4000的聚醚二元醇、20份混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯在温度为90℃的条件下反应6小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）改性聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份计，取聚氨酯预聚体100份、硅微粉聚苯胺复合材料22份、接枝率为1.44%的聚丙烯接枝衣康酸10份、6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚0.8份、三甲基硅醇2份，混合，在温度为95℃的条件下反应4小时，即得；
所述固化剂为脂肪族酸酐类固化剂、咪唑类固化剂、聚合氯化铝以重量比为6:1:0.08混合得到，所述脂肪族酸酐类固化剂为甲基六氢酸酐；所述咪唑类固化剂为1-甲基-5-硝基-2-羟甲基咪唑；
所述引发剂为过硫酸钾；所述硅微粉为细度为400目的活性硅微粉，其密度为2.46g/cm³，活化指数为82.5-84.5%；所述混掺型二苯基甲烷二异氰酸酯由4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、带端基-NCO基团的较大分子改性MDI、异佛尔酮二异氰酸酯以重量比6:2:1混合得到；
所述溶剂为二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丁酮以重量比1:4:10混合；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚；所述流平剂为醋酸-丁酸纤维素。
设置对照组3，为了证明成膜材料的性质，将实施例1中接枝率为1.44%的聚丙烯接枝衣康酸替换为等重量的聚丙烯，其余内容不变；
设置对照组4，为了证明成膜材料的性质，将实施例1中三甲基硅醇去掉，其余内容不变；
设置对照组5，将实施例1中固化剂替换为等重量的甲基四氢酸酐，其余内容不变；
购置并加工实验基材，规格为140mm×20mm×5mm的铝片，将上述所得涂料与对应固化剂调配后，用去离子水稀释至喷涂粘度（23-40S，NK-2杯），喷涂于铝片表面，涂层厚度为800μm，待48小时完全实干后做综合性能测试；
其中，冲击强度按照GB/T1732-93检测，干燥时间按GB/T1728-79检测，附着力按照GB/T1720-79检测，耐磨性（1000g-1000转）按照GB/T1768-79检测；
设置实验检测并粘结力，准备开口直径为50mm、高度为80mm的柱型桶内，将铝片竖直插入柱型桶内后注满水，使铝片保持在柱型桶中央位置直立，在零下20℃急冻20分钟，然后在低温剪切强度测试机上进行剪切力测试，拉开基材所用的力即为涂层与冰的粘结力。
组别 冲击强力（kg·cm） 实干时间（h） 附着力（级） 耐磨性（mg） 冰粘结力（N）实施例1 51.8 14 I 8.9 160
实施例2 51.4 14 I 9.6 170
实施例3 51.7 14 I 9.5 165
实施例4 51.6 13 I 8.8 160
实施例5 51.8 13 I 9.4 160
对照组1 43.9 15 I 37.5 210
对照组2 48.2 16 I 34.8 280
对照组3 44.8 15 II 31.2 240
对照组4 47.5 16 I 22.6 220
对照组5 49.3 20 I 15.3 180
通过表1中数据可以看出，本发明中涂料综合性能较好，与冰的粘结力小于200N，磨耗较小且附着力强，固化剂的合理选择优化了固化时间，同时还对冲击强力有一定影响。
组别 冲击强力（kg·cm） 附着力（级） 耐磨性（mg）
实施例1 49.2 I 170
实施例2 48.7 I 180
实施例3 49.2 I 175
实施例4 49.0 I 170
实施例5 48.6 I 170
对照组1 37.2 II 240
对照组2 29.5 II 330
对照组3 31.8 II 310
对照组4 39.4 I 280
对照组5 44.5 I 200
通过表2中数据可以看出，本发明中主要原料的合理组合，对其耐低温性能起主要作用，进而能保证提高风力发电机叶片在低温条件下的使用性能，进而延长其使用寿命。
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