本發(fā)明屬于涂料，具體涉及一種疏水防覆冰風(fēng)電葉片表面防護(hù)水性涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)是沒有公害的能源之一，而且它取之不盡，用之不竭。對(duì)于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶，因地制宜地利用風(fēng)力發(fā)電，非常適合，大有可為。海上風(fēng)電是可再生能源發(fā)展的重要領(lǐng)域，是推動(dòng)風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要力量，是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要措施。中國海上風(fēng)能資源豐富，加快海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)，對(duì)于促進(jìn)沿海地區(qū)治理大氣霧霾、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式具有重要意義。

2、風(fēng)力發(fā)電一般位于沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)、沙漠和高原地帶。在高海拔和高緯度地區(qū)，氣溫比較低下，室外溫度處于零下的現(xiàn)象非常普遍，通常風(fēng)機(jī)設(shè)備的葉片由于水滴的大量附著而產(chǎn)生覆冰，覆冰會(huì)破壞葉片翼型的氣動(dòng)性能、增加風(fēng)機(jī)載荷、破壞風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)平衡加速部件疲勞等，降低了發(fā)電效率。因此，防冰、除冰問題也成為了風(fēng)電領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。采用表面涂層防覆冰在適用范圍、施工成本等方面具有巨大的優(yōu)勢，基于此，有必要開發(fā)疏水防覆冰的風(fēng)電葉片表面防護(hù)涂料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種疏水防覆冰風(fēng)電葉片表面防護(hù)水性涂料。

2、本發(fā)明的另一目的在于提供上述疏水防覆冰風(fēng)電葉片表面防護(hù)水性涂料的制備方法。

3、本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、一種疏水防覆冰風(fēng)電葉片表面防護(hù)水性涂料，包括甲組分和乙組分，其中，所述甲組分按重量份計(jì)包括以下組分：含氟硅聚氨酯樹脂40-60份，聚吡咯枝接纖維素納米晶5-8份，水15-20份，分散劑0.5-3份，消泡劑0.1-0.5份，流平劑0.5-1份，顏填料10-15份，紫外光吸收劑2-5份；

5、所述乙組分包括異氰酸酯固化劑、聚醚多元醇和催干劑，其中異氰酸酯基與羥基的摩爾比為(10-8):(2-3)；

6、所述甲組分與所述乙組分的重量比為1:(0.5-1)。

7、進(jìn)一步地，所述氟硅聚氨酯樹脂按如下步驟制備：

8、以含氟二元醇的重量份為基準(zhǔn)，室溫下，將10-20重量份的含氟二元醇、10-30重量份的端羥基聚二甲基硅氧烷、30-40重量份的聚醚二元醇及10-25重量份的異氰酸酯加入到反應(yīng)釜中，升溫至60-90℃，反應(yīng)3-5h，然后加入1-10重量份的擴(kuò)鏈劑，反應(yīng)2-4h得到所述含氟硅聚氨酯樹脂。

9、進(jìn)一步地，所述聚吡咯枝接纖維素納米晶按如下步驟制備：

10、(1)將溴代烷烴、naoh加入n,n-二甲基甲酰胺中，然后加入吡咯，在室溫下攪拌反應(yīng)24h后經(jīng)柱層析純化得到溴代吡咯；

11、(2)取纖維素納米晶加入n,n-二甲基甲酰胺中，再加入溴代吡咯、naoh，隨后在室溫下反應(yīng)20h后離心純化得到吡咯接枝纖維素納米晶；

12、(3)將吡咯接枝纖維素納米晶分散于水中配制成溶液，將吡咯和0.1mol/l的fe3+水溶液加入到溶液中，室溫下反應(yīng)6h后，使溶液中的吡咯和纖維素納米晶表面的吡咯在fe3+催化氧化下形成聚吡咯，隨后將反應(yīng)液抽濾并干燥，得到所述聚吡咯枝接纖維素納米晶。

13、進(jìn)一步地，所述顏填料為鈦白粉。

14、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述分散劑為byk-180(德國畢克)、byk-190(德國畢克)、優(yōu)卡690w(優(yōu)卡化學(xué))、sn5040(日本諾普科)中的至少一種，但不限于此。

15、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述消泡劑為byk-024(德國畢克)、tego810(德國迪高)、tego910w(德國迪高)、優(yōu)卡290w(優(yōu)卡化學(xué))、優(yōu)卡295w(優(yōu)卡化學(xué))中的至少一種，但不限于此。

16、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述流平劑為byk390(德國畢克)、3777流平劑(afcona公司)中的至少一種，但不限于此。

17、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述紫外光吸收劑為tinuvin?400-dw(德國巴斯夫)、tinuvin?123-dw(德國巴斯夫)、chiguard?5400wb(奇鈦科技)、chiguard?101wb(奇鈦科技)、light?951(優(yōu)卡化學(xué))中的至少一種，但不限于此。

18、進(jìn)一步地，所述異氰酸酯固化劑為多亞甲基多苯基多異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯中的至少一種。

19、進(jìn)一步地，所述聚醚多元醇為聚四氫呋喃二醇、聚己內(nèi)酯二醇、聚丙二醇中的至少一種。

20、進(jìn)一步地，所述催干劑為二月桂酸二辛基錫、二月桂酸二丁基錫、二醋酸二丁基錫中的至少一種。

21、進(jìn)一步地，所述催干劑在乙組分中占比為0.1-0.5wt％。

22、進(jìn)一步地，所述氟硅聚氨酯樹脂的制備中，所述含氟二元醇的數(shù)均分子量范圍為1000-4000，選自聚三氟氯乙烯二醇、聚氟乙烯二醇、聚偏氟乙烯二醇、聚全氟乙丙烯二醇、乙烯-四氟乙烯共聚物二醇、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物二醇、乙烯-三氟氯乙烯共聚物二醇中的一種或幾種。

23、進(jìn)一步地，所述氟硅聚氨酯樹脂的制備中，所述端羥基聚二甲基硅氧烷的數(shù)均分子量范圍為1000-4000。

24、進(jìn)一步地，所述氟硅聚氨酯樹脂的制備中，所述聚醚二元醇的數(shù)均分子量范圍為1000-4000。

25、進(jìn)一步地，所述氟硅聚氨酯樹脂的制備中，所述異氰酸酯選自4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種。

26、進(jìn)一步地，所述氟硅聚氨酯樹脂的制備中，所述擴(kuò)鏈劑選自乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,4-環(huán)己二醇、一縮二乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇中的一種或幾種。

27、進(jìn)一步地，所述聚吡咯枝接纖維素納米晶的制備中，所述溴代烷烴為二溴甲烷、1,5-二溴戊烷、1,10-二溴癸烷、1,4-二溴丁烷、1,12-二溴十二烷中的一種或幾種。

28、進(jìn)一步地，所述聚吡咯枝接纖維素納米晶的制備中，步驟(1)中naoh的用量為溴代烷烴質(zhì)量的50-80％，溴代烷烴與吡咯的質(zhì)量比為8:1-4:3。

29、進(jìn)一步地，所述聚吡咯枝接纖維素納米晶的制備中，步驟(2)中naoh的用量為溴代吡咯質(zhì)量的50-80％，溴代吡咯與纖維素納米晶的質(zhì)量比為5:2-4:3。

30、進(jìn)一步地，所述聚吡咯枝接纖維素納米晶的制備中，步驟(3)中將吡咯接枝纖維素納米晶分散于水中配制成5-10wt％的溶液，加入的吡咯在溶液中濃度為0.5-1.5wt％，0.1mol/l的fe3+水溶液的加入量為溶液體積的10-15％。

31、上述疏水防覆冰風(fēng)電葉片表面防護(hù)水性涂料的制備方法，包括以下步驟：

32、s1、將含氟硅聚氨酯樹脂、聚吡咯枝接纖維素納米晶、水、分散劑、顏填料混合均勻后進(jìn)行研磨，隨后加入消泡劑、流平劑、紫外光吸收劑，繼續(xù)混勻得到甲組分；

33、s2、將異氰酸酯固化劑、聚醚多元醇和催干劑加入反應(yīng)釜中，70-80℃攪拌反應(yīng)4-5h后冷卻，得到乙組分；

34、s3、將甲組分和乙組分按比例充分混合均勻。

35、需要說明的是，本發(fā)明的涂料在即將施工之前的2小時(shí)內(nèi)才能將甲乙組分混合，并在混合后的至多4小時(shí)內(nèi)使用完畢；將甲乙組分混合時(shí)，可根據(jù)施工需要加入稀釋劑；在生產(chǎn)階段和儲(chǔ)存運(yùn)輸時(shí)，甲乙組分是各自獨(dú)立包裝的，且乙組分不含水。

36、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

37、(1)本發(fā)明采用含氟硅聚氨酯樹脂制備的涂料與基底具有良好的附著力，同時(shí)使得涂層具有良好的疏水性；發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在涂料體系中引入聚吡咯枝接纖維素納米晶材料，能夠增加涂層的水接觸角，從而進(jìn)一步增加涂層的疏水性進(jìn)而防止風(fēng)電葉片覆冰。

38、(2)本發(fā)明的涂料引入了聚吡咯枝接纖維素納米晶，聚吡咯為光熱材料，當(dāng)存在太陽光照射時(shí)涂層具有一定的光熱效應(yīng)，能夠加速化冰為水輔助除冰。

39、(3)本發(fā)明制備的涂料固化后能夠形成致密的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，聚酯或聚醚段上的羥基、異氰酸酯基以及纖維素納米晶攜帶的羥基之間能夠形成較強(qiáng)的氫鍵，使得涂層具有良好的附著力和耐候性。