一種用于風(fēng)機(jī)葉片保護(hù)的新型位阻胺涂料的研制

一種用于風(fēng)機(jī)葉片保護(hù)的新型位阻胺涂料的研制

0國內(nèi)風(fēng)機(jī)葉片生產(chǎn)技術(shù)研究隨著中國風(fēng)力市場的擴(kuò)大，風(fēng)扇行業(yè)逐步進(jìn)入快速發(fā)展階段。國內(nèi)外眾多制造企業(yè)開始進(jìn)入我國風(fēng)能市場。除已經(jīng)規(guī)模生產(chǎn)的新疆金風(fēng)外,即將在我國建廠的企業(yè)不少于10家,其中包括Vestas、GE、Gamesa等國際風(fēng)電巨頭,同時(shí)還包括大連重型工業(yè)集團(tuán)、東方汽輪機(jī)廠、北京萬源工業(yè)公司、哈爾濱電機(jī)廠、哈爾濱飛機(jī)集團(tuán)等國有大型企業(yè)。風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心部件,造價(jià)約占整個(gè)設(shè)備的1/4~1/3。我國現(xiàn)有制造并銷售葉片的工廠有天津LM與中航(保定)惠騰等。和世界上絕大多數(shù)葉片制造業(yè)一樣,我國風(fēng)機(jī)葉片都采用以玻璃鋼為主要結(jié)構(gòu)體的生產(chǎn)技術(shù)。由于風(fēng)機(jī)所處的地域?qū)拸V,會(huì)遭遇到各種惡劣環(huán)境的影響,如風(fēng)沙侵蝕、沿海的鹽霧腐蝕、溫差變化、紫外光輻射老化等。一般采用施工涂料來保護(hù)風(fēng)機(jī)葉片表面,延長風(fēng)機(jī)的工作年限。湖南湘江涂料集團(tuán)公司針對風(fēng)機(jī)葉片的使用現(xiàn)狀,專門研制了一種用于風(fēng)機(jī)葉片保護(hù)的聚天門冬氨酸酯涂料。1聚天門冬氨酸酯的合成聚天門冬氨酸酯涂料是近幾年來在聚脲工業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)的一種新型脂肪族、慢反應(yīng)、高性能雙組分涂料,被稱為第三代聚脲。該材料的A組分采用HDI三聚體,B組分采用聚天門冬氨酸酯,其結(jié)構(gòu)式見圖1。聚天門冬氨酸酯是近年來開發(fā)的一種新型位阻胺。早期它曾用作雙組分高固體分PU體系的活性稀釋劑,由于大多數(shù)胺在用于雙組分涂料時(shí),體系的反應(yīng)速度太快以致難以控制(如聚脲材料的快速固化),而聚天門冬氨酸酯是空間位阻型脂肪族仲二胺,它與多異氰酸酯的固化反應(yīng)的凝膠時(shí)間取決于聚天門冬氨酸酯的結(jié)構(gòu),采用不同結(jié)構(gòu)的取代基X可以得到不同反應(yīng)速度的聚天門冬氨酸酯衍生物。聚天門冬氨酸酯涂料屬于脂肪族聚脲的范疇,它利用脂肪族異氰酸酯與聚天門冬氨酸酯反應(yīng)生成,該反應(yīng)不同于傳統(tǒng)雙組分聚氨酯涂料的羥基與異氰酸酯的反應(yīng),也不同于常規(guī)的噴涂脂肪族聚脲彈性體,而是綜合了二者的優(yōu)點(diǎn),即反應(yīng)不需要催化劑,并且在濕度較大的條件下,產(chǎn)品性能穩(wěn)定,不容易發(fā)泡,又具有較長的施工期。聚天門冬氨酸酯聚脲的反應(yīng)原理見圖2。聚天門冬氨酸酯涂料與普通聚脲涂料的比較見表1。聚天門冬氨酸酯涂料在應(yīng)用和性能上與雙組分脂肪族聚氨酯涂料相近;由于它耐黃變,經(jīng)常用作面漆。但它們也有明顯的差異:聚天門冬氨酸酯涂料比傳統(tǒng)的雙組分脂肪族聚氨酯涂料有更高的固體分(70%~100%)、更高的膜厚(一次施工可達(dá)375μm)。又由于聚天門冬氨酸酯涂料比傳統(tǒng)的脂肪族聚氨酯涂料固化速度快,因此它通常被應(yīng)用在需要快速固化的場合,從而提高生產(chǎn)效率。表2為聚天門冬氨酸酯涂料與傳統(tǒng)聚氨酯涂料的比較。聚天門冬氨酸酯涂料能形成一種高交聯(lián)密度、耐磨且光澤高,顏色鮮艷的涂膜。涂膜既具有極高的表面硬度又具有良好的彈性、柔韌性、抗彎曲性能和卓越的物理力學(xué)性能,包括很好的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和表面硬度;涂膜同時(shí)具有突出的耐化學(xué)品性、耐磨性和耐沖擊性。聚天門冬氨酸酯涂料既可作為單一的防腐涂層,直接噴涂在基材表面,也可作為其它芳香族聚脲、聚氨酯或聚氨酯脲的面漆。2天冬氨基丙烯酸涂料的開發(fā)2.1其他聚合物樹脂固化劑:Desmodur3390(BAYER)、Desmodur3600(BAYER)、Desmodur3800(BAYER);樹脂:DesmophenNH1220(BAYER)、DesmophenNH1420(BAYER)、DesmophenNH1520(BAYER);顏料:鈦白R(shí)930(日本);填料:高嶺土;溶劑:丁酯、MPA(巰基丙胺)等;助劑:EFKA2022、EFKA2722、OK500等。2.2ennnh140及固化劑試驗(yàn)中選用拜耳公司的DesmophenNH1520和DesmophenNH1420作樹脂,用Desmodur3390、Desmodur3800作固化劑。按配方量稱取聚天門冬氨酸酯樹脂和部分溶劑,加入鈦白粉,分散研磨至細(xì)度≤20μm,再加入溶劑和助劑,分散均勻,制得漆料。2.3固化劑配方基料配方:原材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%填料5~15助劑2~5溶劑20~30固化劑配方:原材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%溶劑15~25溶劑配方:丁酯∶MPA=3∶1(質(zhì)量比)。3理想的防腐涂料涂膜聚天門冬氨酸酯涂料的特性如下:(1)該產(chǎn)品涂膜表干3h、實(shí)干24h,比其它傳統(tǒng)涂料快、相對普通的聚脲涂料具有更好的可操作性;(2)該產(chǎn)品一次噴涂成膜厚度為100~200μm,為理想的防腐漆膜厚度,比其它傳統(tǒng)涂料一次成膜厚,相對原來的聚脲涂料涂膜更薄;(3)能直接噴涂在經(jīng)過處理的基材表面,作為單一的防腐裝飾涂層;(4)涂膜具有很好的光澤度和表觀效果;(5)涂膜具有極佳的保光、保色能力;(6)涂料具有極佳的防腐性能;(7)在小面積或者受條件限制的地區(qū)可使用刷涂施工,大面積可使用傳統(tǒng)的噴涂設(shè)備施工,如無氣噴涂等。我們開發(fā)的用于風(fēng)電葉片保護(hù)的聚天門冬氨酸酯涂料的技術(shù)指標(biāo)見表3。4施工時(shí)涂膜的保護(hù)作用風(fēng)機(jī)葉片涂料的施工工藝如下:打磨→刮膩?zhàn)印謇肀砻妗┕ぞ厶扉T冬氨酸酯涂料。聚天門冬氨酸酯涂料建議采用無氣噴涂施工工藝,此時(shí)涂膜表面效果最好。每次施工濕膜厚不要超過250μm。涂料的復(fù)涂間隔:20min~48h。隨著基材、表面外形、平整度以及施工條件的變化,覆蓋率也會(huì)發(fā)生變化。普通的單涂層或雙涂層,1kg涂料施工約3.5m2(200μm干膜厚),就能足夠保護(hù)大多數(shù)表面。對于作為芳香族涂層的面漆,或者一般防腐使用,單涂層就足夠了。5性能要求和性能優(yōu)勢國內(nèi)風(fēng)機(jī)葉片生產(chǎn)廠家一般采用膠衣來保護(hù)玻璃鋼制品,但是膠衣的抗風(fēng)沙性能不太好,因此需要使用涂料,其首要目的是為了解決雨雪風(fēng)沙對風(fēng)機(jī)葉片表面的沖擊破壞問題。風(fēng)機(jī)葉片涂料要求抗風(fēng)沙,因此要有抗石擊性能?？故瘬粜阅苁菍φ麄€(gè)涂層體系(即底漆+中涂+面漆)的機(jī)械性能,如硬度、韌性和相互間及對底材的附著力的一個(gè)綜合評價(jià)。風(fēng)機(jī)葉片時(shí)刻都有受到各類風(fēng)沙、雨雪襲擊的可能,所以抗石擊性能是風(fēng)機(jī)葉片涂料的一個(gè)十分重要的和非常嚴(yán)格的指標(biāo)。影響其抗石擊性能的因素也很多,它必須同時(shí)達(dá)到硬度、韌性適中,并與底、面漆具有良好的結(jié)合力,才可能具有良好的抗石擊性能。聚天門冬氨酸酯涂料既具有極高的表面硬度又具有良好的彈性、柔韌性、抗彎曲性能和卓越的物理力學(xué)性能,包括很好的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和表面硬度,我們采用聚天門冬氨酸酯涂料、膠衣、聚氨酯涂料、聚脲涂料進(jìn)行抗石擊性能的對比試驗(yàn),證明聚天門冬氨酸酯涂料具有良好的抗石擊性能。聚天門冬氨酸酯涂料與風(fēng)機(jī)葉片基材有良好的附著力,通過拉開法附著力實(shí)驗(yàn),聚天門冬氨酸酯涂料在風(fēng)機(jī)葉片玻璃鋼和膠衣上的附著力都可以達(dá)到6MPa。好的附著力保證涂膜不會(huì)從基材上脫落,長久地保護(hù)風(fēng)機(jī)葉片。其它性能,包括耐紫外線性能、耐濕熱性能、耐鹽霧性能、低溫韌性(要求耐-50℃)等,聚天門冬氨酸酯涂料也能一一滿足。聚天門冬氨酸酯涂料作為一種高功能的面層涂料,用于風(fēng)機(jī)葉片保護(hù),性能優(yōu)勢主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn):(1)環(huán)境友好型,高固體分涂料;(2)多種固化速度,施工簡單,厚膜型;(