[發明專利]風電葉片拉擠板用改性聚氨酯

在審

• 申請號: 202110948098.3
• 申請日: 2021-08-18
• 公開（公告）號: CN113637130A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 熊高虎;茍鵬飛;周百能;張麗;翟保利;鐘連兵;肖毅
• 申請（專利權）人: 四川東樹新材料有限公司
• 主分類號: C08G8/30
• 分類號: C08G8/30;C08L75/08;C08L61/14
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 張徭堯;柯海軍

本發明涉及風電葉片拉擠板用改性聚氨酯，尤其涉及適用于拉擠工藝的風電葉片主梁用復合板材，屬于風電技術領域。本發明解決的技術問題是提供風電拉擠板用酚醛改性聚氨酯，該改性聚氨酯包括A組分和B組分，其中，其中A組分包括：2官能度聚醚多元醇1～20份，3官能度聚醚多元醇70～90份，改性酚醛樹脂5～15份，醇類擴鏈劑1～5份，消泡劑0.01～2份，凝膠催化劑0.001～1份、內脫模劑1～3份；B組分包括聚合MDI。本發明在聚氨酯中引入改性酚醛樹脂，大幅度提高了樹脂的玻璃化轉變溫度，所得到拉擠聚氨酯具有凝膠時間適中，粘度低，強度高，玻璃化轉變溫度高等突出優勢，完全滿足風電葉片主梁的技術要求，可作為風電葉片主梁用拉擠聚氨酯。

技術領域

本發明涉及風電葉片拉擠板用改性聚氨酯，尤其涉及適用于拉擠工藝的風電葉片主梁用復合材料，屬于風電技術領域。

背景技術

復合材料制備主要分為真空灌注、模壓、纏繞、拉擠等工藝。其中拉擠工藝具有設備簡單，造價低，生產效率高等突出優點，且便于形成自動化生產線，產品質量穩定；能充分發揮增強材料作用，力學性能高，特別是縱向的強度和模量；原材料的有效利用率高，基本上無邊角廢料；型材的縱向和橫向強度可以調整，以適應不同使用要求，其長度可按需要切割等優點。

與傳統拉擠工藝中環氧樹脂、乙烯基、不飽和樹脂相比，聚氨酯樹脂具有粘度低、反應速度快，強度高，韌性強，疲勞性好等突出優點。隨著風電葉片長度越來越長，葉片的減重也日益受到重視，采用拉擠工藝制備聚氨酯拉擠板替代傳統真空灌注工藝制備葉片主梁成為風電葉片制造的新趨勢。盡管當前聚氨酯在拉擠門窗、貨架、電纜橋架等領域有應用報道，但是目前仍然沒有針對風電葉片主梁用的拉擠聚氨酯的研究報道。目前市售的用于拉擠工藝的聚氨酯，普遍存在的主要問題是玻璃化轉變溫度低(Tg＜100℃)，高強度和高玻璃化轉變溫度不能得到統一，完全不能滿足風電葉片對基體樹脂和拉擠FRP技術的要求。

專利CN201910235171.5報道采用帶有不飽和雙鍵的活性單體和聚醚多元醇混合作為多元醇組分，自由基引發劑和聚合MDI作為異氰酸酯組分，此方案構成的拉擠聚氨酯體系主要問題是玻璃化轉變溫度低，無法用于風電葉片拉擠復合材料領域。

專利CN202110005461.8主要報道了采用PM130、2官和3官的聚醚多元醇以及脂肪族的多元醇作為擴鏈劑、凝膠催化劑、紫外吸收劑、內脫模劑等構成一種車用高強度復合材料拉擠聚氨酯體系，但是其力學性能差，玻璃化轉變溫度低。

專利CN201510795935.8公開了一種聚氨酯樹脂體系及其用于制備拉擠成型纖維復合材料的方法，其凝膠時間短，玻璃化轉變溫度低，不能用于風電葉片拉擠板材使用。

專利CN201410057086.1公開了一種專門用于復合材料拉擠工藝的雙組份聚氨酯組合料，主要由多元醇100份、擴鏈劑1-10份、催化劑0.1-0.6份、脫模劑1-5份以及和多異氰酸酯和改性異氰酸酯混合物100-150份等構成，其仍未解決高玻璃化轉變溫度的問題。

酚醛樹脂具有較高的玻璃化轉變溫度和高溫耐熱性能，向聚氨酯體系中加入帶有苯環的剛性結構酚醛，理論上可以提高聚氨酯體系的玻璃化轉變溫度。但是，酚醛樹脂種類繁多，其主分為熱固性和熱塑性，不同的酚醛摩爾比，催化劑種類，反應條件等都會得到各種不同類型的酚醛樹脂，部分樹脂與聚氨酯體系不兼容，加入后容易分層，部分酚醛樹脂粘度大，加入后導致體系粘度劇增，部分酚醛樹脂堿性強，加入后導致凝膠時間大幅度縮短，部分酚醛樹脂用胺催化獲得，加入后催化發泡反應，導致澆注體和FRP制品缺陷，力學性能下降。選擇一種合適的酚醛樹脂保證其力學強度的前提下提高玻璃化轉變溫度，依舊是需要解決的技術難題。

專利CN201910021718.1公開了一種聚氨酯/酚醛樹脂基耐高溫防火復合材料及其制備方法，將聚氨酯預聚體與酚醛樹脂加入到單口燒瓶中，然后加入乙二胺，快速攪拌反應，然后加入成炭劑，得到膠液備用；將膠液、玉米秸稈纖維和粉煤灰混合，倒入模具中固化成型即得聚氨酯/酚醛樹脂基耐高溫防火復合材料，該材料的力學性能有限，無法用于風電葉片中。