[發明專利]一種風電葉片前緣防護材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011033837.8
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112143367A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 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
• 主分類號: C09D175/08
• 分類號: C09D175/08;C09D175/06;C09D175/02;C09D7/61;C09D7/65;C08G18/79;C08G18/76;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/10;C08K3/36;C08K3/22
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 劉向丹

本發明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。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，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。

背景技術

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。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術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，本發明提出的技術方案為：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。

本發明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。