一種風電葉片前緣防護材料及其制備方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種風電葉片前緣防護材料及其制備方法和應用，制備方法包括下述的步驟：將A組分、B組分和C組分混合、涂覆到葉片前緣區域，然后固化得到聚氨酯材料；A組分由包括多元醇、催化劑和填料在內的原料經脫水制得；B組分為端異氰酸酯預聚體，其由聚醚或聚酯多元醇經脫水，然后與多異氰酸酯反應制得；C組分由下述組分混合得到：異氰酸酯為芯材的聚脲微膠囊和多元醇為芯材的聚脲微膠囊。本發明專利技術的前緣防護材料常規性能優異，如附著力、耐腐蝕、耐油、耐老化性能好，可滿足風電葉片技術要求，同時該材料具有自愈功能，在受到雨蝕等因素影響產生裂紋時，自動修復裂紋，恢復材料的性能，可顯著提升葉片前緣防護能力，延長材料使用壽命。

【技術實現步驟摘要】
一種風電葉片前緣防護材料及其制備方法和應用
本專利技術屬于材料
，尤其涉及一種風電葉片前緣防護材料及其制備方法和應用。
技術介紹
目前，風電葉片在運行過程中，由于受到風沙、雨蝕、昆蟲沖擊等影響，在運轉過程中，風電葉片前緣防護材料被逐步破壞，一般情況下，條件惡劣的風場，葉片前緣防護材料會在3-5年后失效，從而導致葉片前緣玻璃鋼失去保護而受到嚴重影響，嚴重時會導致葉片前緣結構性破壞。而海上葉片由于復雜的環境條件，葉片前緣防護材料破壞更為嚴重，而海上風場葉片高昂的維修成本，嚴重影響海上風電發展。其次，葉片前緣被破壞，會導致葉片前緣氣動變化，影響葉片發電效率。因此，開發具有自愈能力的前緣防護材料，延長葉片前緣防護材料壽命、降低葉片維修成本、提升葉片發電效率是目前亟待解決的技術問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，克服以上
技術介紹
中提到的不足和缺陷，提供一種具有自愈功能的風電葉片前緣防護材料及其制備方法和應用，延長葉片前緣防護材料壽命。為解決上述技術問題，本專利技術提出的技術方案為：一種風電葉片前緣防護材料的制備方法，包括下述的步驟：將A組分、B組分和C組分混合、涂覆到葉片前緣區域，然后固化得到聚氨酯材料，形成所述風電葉片前緣防護材料；所述A組分由包括多元醇、催化劑和填料在內的原料經脫水制得；所述B組分為端異氰酸酯預聚體，其由聚醚或聚酯多元醇經脫水，然后與多異氰酸酯反應制得；所述C組分由下述組分按質量份計混合得到：異氰酸酯為芯材的聚脲微膠囊50-80份和多元醇為芯材的聚脲微膠囊10-50份。進一步的，所述A組分的制備原料按質量分數計包括：多元醇40-60份、聚氧化丙烯三醇3-10份、丁二醇3-7份、催化劑0.01-0.05份、二氧化硅填料3-7份和二氧化鈦填料3-7份。進一步的，所述多元醇為聚環氧丙烷醚二醇、聚四氫呋喃醚二醇或聚己內酯二醇中的一種或兩種以上的混合物；所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或三亞乙基二胺中的一種或兩種以上的混合物。進一步的，所述A組分制備過程中脫水反應條件為100～130℃，脫水2～3個小時。進一步的，所述B組分制備過程中脫水條件為在100-120℃下，保持真空度在0.09～0.1MPa，脫水1.5-2.5h。進一步的，所述B組分制備過程中與多異氰酸酯反應條件為70-90℃下恒溫反應1.5-2.5h，制得游離NCO％含量在13％～15％之間的端異氰酸酯預聚體。進一步的，所述C組分中微膠囊粒徑為10～100μm，異氰酸酯為芯材的聚脲微膠囊中的異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯和/或二環己基甲烷二異氰酸酯，多元醇為芯材的聚脲微膠囊中的多元醇為低分子量的聚環氧丙烷醚二醇、聚四氫呋喃醚二醇或聚己內酯二醇中的一種或兩種以上。進一步的，所述C組分中微膠囊粒的制備方法為：將含己二胺的水相和含乳化分散劑的油相混合乳化，然后加入含高反應活性甲苯二異氰酸酯和芯材的油相攪拌反應。本專利技術提供的一種風電葉片前緣防護材料，包括聚氨酯材料和分散在聚氨酯材料中的異氰酸酯為芯材的聚脲微膠囊和多元醇為芯材的聚脲微膠囊，所述聚氨酯材料由上述的A組分和B組分制備而成。本專利技術還提供一種所述方法制備得到的防護材料在風電葉片中的應用。與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：本專利技術的前緣防護材料常規性能優異，如附著力、耐腐蝕、耐油、耐老化性能好，可滿足風電葉片技術要求，同時該材料具有自愈功能，在受到雨蝕等因素影響產生裂紋時，分散在材料中的自愈體系異氰酸酯微膠囊和多元醇微膠囊將發生破裂，釋放的異氰酸酯和多元醇將發生反應，從而自動修復裂紋，恢復材料的性能，可顯著提升葉片前緣防護能力，延長材料使用壽命，降低葉片維修成本和提升機組發電效率，可應用于風電葉片特別是海上風電葉片。本專利技術將具有自愈組分的微膠囊，分散在前緣防護材料中，制作簡單。具體實施方式為了便于理解本專利技術，下文將結合較佳的實施例對本專利技術做更全面、細致地描述，但本專利技術的保護范圍并不限于以下具體實施例。除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本專利技術的保護范圍。除非另有特別說明，本專利技術中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法制備得到。本專利技術的風電葉片前緣防護材料由A、B、C組分組成，其中A組分為多元醇組分、B組分為端異氰酸酯組分、C組分為自愈組分。A組分的制備原料按質量分數計包括：多元醇40-60份、聚氧化丙烯三醇3-10份、丁二醇3-7份、催化劑0.01-0.05份、二氧化硅填料3-7份、二氧化鈦填料3-7份。其中，多元醇為聚環氧丙烷醚二醇、聚四氫呋喃醚二醇、聚己內酯二醇中的一種或它們的混合物(羥值112mgKOH/g)。丁二醇為1,3丁二醇、1,4丁二醇中的一種或它們的混合物。催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、三亞乙基二胺中的一種或它們的混合物。二氧化硅填料作為抗紫外老化、增強材料和調節A組分粘度，二氧化鈦填料為抗紫外老化、顏料。A組分的制備方法為：將計量好的各組分原料，放入反應器中，100～130℃條件下脫水2～3個小時，降溫至常溫制得A組分。B組分的制備方法為：以重量百分計，將100份聚醚或聚酯多元醇加入反應器，在100-120℃下保持真空度在0.09～0.1MPa條件下，脫水1.5-2.5h；然后冷卻降溫，加入100～150份多異氰酸酯，70-90℃條件下恒溫反應1.5-2.5h，冷卻出料，制得游離NCO％含量在13％～15％之間的端異氰酸酯預聚體。B組分在制備過程中，羥基與多異氰酸酯反應得到氨基甲酸酯，即得到端異氰酸酯預聚體。其中，聚醚或聚酯多元醇可以選用羥值為112mgKOH/g的聚環氧丙烷醚二醇、聚四氫呋喃醚二醇、聚己內酯二醇中的一種或它們的混合物。多異氰酸酯可以選用純MDI、碳化二亞胺改性MDI(LMDI)中的一種或它們的混合物。C組分由按質量分數計下述組分混合得到：異氰酸酯為芯材的聚脲微膠囊50-80份，微膠囊粒徑為10～100μm；多元醇為芯材的聚脲微膠囊10-50份，微膠囊粒徑為10～100μm。其中，多元醇可以為：低分子量(400-2000)的聚環氧丙烷醚二醇、聚四氫呋喃醚二醇、聚己內酯二醇中的一種或它們的混合物。異氰酸酯可以為異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和/或二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)。在下述實施例中，采用界面聚合反應制備多元醇為芯材的聚脲微膠囊，反應過程為：(1)將己二胺(水相)、聚醋酸乙烯酯乳化分散劑(油相-甲苯)混合乳化；(2)在上述混合液中加入含高反應活性甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液(油相)、低分子量多元醇(囊心)，攪拌反應得到聚脲微膠囊。己二胺與高反應活性甲苯二異氰酸酯反應得到聚脲。在下述實施例中，采用界面聚合反應制備異氰酸酯為芯材的聚脲微膠囊，反應過程為：(1)將已二胺(水相)、聚醋酸乙烯酯乳化分散劑本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種風電葉片前緣防護材料的制備方法，其特征在于，包括下述的步驟：將A組分、B組分和C組分混合、涂覆到葉片前緣區域，然后固化得到聚氨酯材料，形成所述風電葉片前緣防護材料；/n所述A組分由包括多元醇、催化劑和填料在內的原料經脫水制得；所述B組分為端異氰酸酯預聚體，其由聚醚或聚酯多元醇經脫水，然后與多異氰酸酯反應制得；所述C組分由下述組分按質量份計混合得到：異氰酸酯為芯材的聚脲微膠囊50-80份和多元醇為芯材的聚脲微膠囊10-50份。/n

【技術特征摘要】
1.一種風電葉片前緣防護材料的制備方法，其特征在于，包括下述的步驟：將A組分、B組分和C組分混合、涂覆到葉片前緣區域，然后固化得到聚氨酯材料，形成所述風電葉片前緣防護材料；
所述A組分由包括多元醇、催化劑和填料在內的原料經脫水制得；所述B組分為端異氰酸酯預聚體，其由聚醚或聚酯多元醇經脫水，然后與多異氰酸酯反應制得；所述C組分由下述組分按質量份計混合得到：異氰酸酯為芯材的聚脲微膠囊50-80份和多元醇為芯材的聚脲微膠囊10-50份。


2.根據權利要求1所述的風電葉片前緣防護材料的制備方法，其特征在于，所述A組分的制備原料按質量分數計包括：多元醇40-60份、聚氧化丙烯三醇3-10份、丁二醇3-7份、催化劑0.01-0.05份、二氧化硅填料3-7份和二氧化鈦填料3-7份。


3.根據權利要求2所述的風電葉片前緣防護材料的制備方法，其特征在于，所述多元醇為聚環氧丙烷醚二醇、聚四氫呋喃醚二醇或聚己內酯二醇中的一種或兩種以上的混合物；所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或三亞乙基二胺中的一種或兩種以上的混合物。


4.根據權利要求1～3任一項所述的風電葉片前緣防護材料的制備方法，其特征在于，所述A組分制備過程中脫水反應條件為100～130℃，脫水2～3個小時。


5.根據權利要求1所述的風電葉片前緣防護材料的制備方法，其特征在于，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭超義，許雙喜，馮學斌，陳煌，黃明富，馮興卓，李誠亮，
申請(專利權)人：株洲時代新材料科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖南;43