[發明專利]一種聚氨酯風力葉片用玻璃纖維浸潤劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111313311.X
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN113929316B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 徐勝杰;楊國明;費其鋒;章建忠;姚堯平;朱鐘鳴
• 申請（專利權）人: 巨石集團有限公司
• 主分類號: C03C25/465
• 分類號: C03C25/465;C03C25/328;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/14;C08L75/04
• 代理公司: 北京名華博信知識產權代理有限公司 11453
• 代理人: 韓閃閃

本發明提供了一種聚氨酯風力葉片用玻璃纖維浸潤劑，所述浸潤劑包含有效組分和水，所述浸潤劑的固含量為5.5％～7.5％；所述有效組分包含硅烷偶聯劑、成膜劑、潤滑劑、表面活性劑、界面增強劑、抗老化劑、消泡劑、pH值調節劑；各有效組分的固體質量占浸潤劑固體總質量的百分比表示如下：硅烷偶聯劑5％～28％、成膜劑45％～80％、潤滑劑5％～16％、表面活性劑1％～6％、界面增強劑1％～8％、抗老化劑1％～6％、消泡劑1％～5％、pH值調節劑1％～7％；采用該浸潤劑生產的玻璃纖維紗線柔軟，經過一定張力后分散性好，與聚氨酯樹脂浸透快速而且完全，界面相容性好；適用編織工藝，尤其適用于生產風力葉片基材，使用該基材與聚氨酯樹脂真空灌注而成的復合材料具有非常好的力學以及抗疲勞性能。

技術領域

本發明涉及玻璃纖維浸潤劑技術領域，尤其涉及一種聚氨酯風力葉片用玻璃纖維浸潤劑及其制備方法和應用。

背景技術

聚氨酯是綜合性能優秀的合成樹脂之一。由于其合成單體品種多、反應條件溫和、專一、可控、配方調整余地大及其高分子材料的微觀結構特點，可廣泛用于涂料、黏合劑、泡沫塑料、合成纖維以及彈性體，已成為人們衣、食、住、行以及高新技術領域必不可少的材料之一，其本身已經構成了一個多品種、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯工業體系，這是其它樹脂所不具備的。隨著人們對聚氨酯成型技術的掌握和在控制其反應性以延長其適用期方面的進步，聚氨酯已進入長期由不飽和聚酯和乙烯基酯樹脂主宰的復合材料領域，這其中便包括真空灌注風力發電葉片領域。

與風力葉片領域常用的環氧樹脂體系相比，聚氨酯樹脂體系強度更高，綜合力學性能提高10％以上，部分性能指標提高30％，為優化葉片設計提供了可能。聚氨酯樹脂和玻璃纖維有非常好的浸潤性和界面結合力，其基體(澆注體)力學性能和玻璃纖維復合材料(FRP)力學性能均較環氧體系更為優越。同時，聚氨酯樹脂粘度低、流動性能好，因而能提高灌注速度，縮短灌注時間，而且對PVC等泡沫材料更友好，避免了芯材過熱變色等缺陷。另外聚氨酯樹脂固化時間也更短，且不需要后固化，這也進一步縮短了生產周期。通過提高葉片生產效率、縮短生產工時、降低能耗和模具的費用，聚氨酯樹脂為制造企業大大節省了生產成本。

因為聚氨酯真空灌注有以上的優勢，市場發展潛力大。隨著環氧樹脂的上漲，聚氨酯樹脂擁有非常明顯的價格優勢，行業專家們都預計聚氨酯葉片時代即將到來。目前市場上聚氨酯真空灌注工藝尚在起步階段，2019年，科思創推出了風電專用的聚氨酯樹脂和成套灌注設備，并在葉片生產廠商時代新材制備了一些樣機但并未完全成功，主要是由于沒有合適的聚氨酯專用玻璃纖維能夠滿足風力葉片行業的要求。下游整機商迫切希望各玻璃纖維生產商能夠推出聚氨酯風電紗的專門解決方案。因而，設計一款能夠適合于聚氨酯風力葉片用的玻璃纖維對于整個風電行業的發展具有明顯的促進作用，同時，對于新型復合材料前沿領域研究和推進有著明顯的意義和深遠的影響。

發明內容

本發明旨在提供一種聚氨酯風力葉片用玻璃纖維浸潤劑及其制備方法和應用，采用該浸潤劑生產的玻璃纖維紗線柔軟，經過一定張力后分散性好，在聚氨酯樹脂中浸透快速而且完全，界面相容性好，非常適用于編織工藝，尤其適用于增強生產風力葉片基材，使用該基材與聚氨酯樹脂真空灌注而成的復合材料具有非常好的力學及抗疲勞性能。

根據本發明的一個方面，提供一種聚氨酯風力葉片用玻璃纖維浸潤劑，所述浸潤劑含有有效組分和水；所述浸潤劑的固含量為5.5～7.5％。所述有效組分包含硅烷偶聯劑、成膜劑、潤滑劑、表面活性劑、界面增強劑、抗老化劑、消泡劑和pH值調節劑；所述各有效組分的固體質量占浸潤劑固體總質量的百分比表示如下：

其中，所述硅烷偶聯劑為第一硅烷偶聯劑和第二硅烷偶聯劑的混合物，所述第一硅烷偶聯劑選用氨基硅烷偶聯劑；所述第二硅烷偶聯劑選用異氰酸酯基硅烷偶聯劑。

進一步，所述各有效組分的固體質量占浸潤劑固體總質量的百分比表示如下：