一種防覆冰涂料、其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種防覆冰涂料、其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 覆冰和積雪是一種自然現(xiàn)象。一般來說，導(dǎo)線的覆冰現(xiàn)象是由于各種氣象原因而 形成的，其中主要包括溫度、濕度、冷暖空氣對流、環(huán)流和風(fēng)速等因素。然而，對于風(fēng)電系統(tǒng) 而言，覆冰則是一種自然災(zāi)害，覆冰嚴(yán)重威脅著風(fēng)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
[0003] 風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，已受到越來越多的關(guān)注，是最具開發(fā)前景的新 能源。我國風(fēng)能資源儲(chǔ)備豐厚，然而豐富的風(fēng)能資源大多分布在寒冷的北方以及高濕度的 沿海地帶，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作環(huán)境十分惡劣。特別是風(fēng)電葉片在低溫條件下運(yùn)行時(shí)，遇到潮 濕空氣、雨水、鹽霧和冰雪等，葉片上很容易形成覆冰，不僅嚴(yán)重降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作效 率、縮短葉片的使用壽命，累積覆冰的大面積脫落也會(huì)帶來極大的安全隱患。因此，用于風(fēng) 電葉片的涂料不僅需要具有優(yōu)異的附著力、良好的耐候性和耐磨性，還應(yīng)具有防冰自清潔 性能。
[0004] 風(fēng)電葉片涂層防覆冰的一個(gè)主要途徑即是，利用涂層的疏水性使水滴在結(jié)冰之 前離開材料表面，弱化覆冰與涂層之間的粘附力、使覆冰一旦形成即在自身重力或風(fēng)等外 力作用下自然脫落。在涂層中引入有機(jī)硅、有機(jī)氟兩類低表面能的物質(zhì)以及構(gòu)筑微/納 米復(fù)合的粗糙結(jié)構(gòu)都能夠提高涂層的疏水性。但直接以含氟、含硅類低表面能樹脂作為 成膜樹脂往往導(dǎo)致涂層和基底的附著力變差（CN102863853A)，而突出于涂層表面的微 /納米尺度粗糙結(jié)構(gòu)極易在葉片轉(zhuǎn)動(dòng)過程中被磨損，難以保證涂層抗覆冰性能的耐久性 (CN102220063A)。孫志平等通過將含氟單體、含硅單體和丙烯酸酯類單體進(jìn)行自由基共聚 獲得了具有低表面能的防覆冰涂料，該方法工藝相對復(fù)雜，所得涂層的綜合性能也欠佳 (中國涂料，2013,28(10)，47-49)。專利0附03013316六公開了一種以氟碳樹脂為基體樹 月旨、通過向其中加入聚酯樹脂和納米填料等獲得超耐候耐磨性的防結(jié)冰風(fēng)電葉片涂料的方 法。該種方法雖然保證了涂層良好的耐候性、耐磨性以及優(yōu)異的疏水性，需要注意的是，以 氟碳樹脂為基體將不可避免導(dǎo)致涂層層間附著力下降，且將氟碳樹脂和聚酯樹脂常溫混合 作為基體樹脂，二者間相容性仍需要進(jìn)一步改善。夏娟等考察了幾種含氟、含硅類低表面 能助劑對外墻乳膠漆耐沾污性的影響發(fā)現(xiàn)，添加低表面能助劑有助于提高外墻涂料的防污 性能。然而，該項(xiàng)工作中低表面能助劑對涂層接觸角的貢獻(xiàn)并不顯著，而且助劑用量較大， 將會(huì)導(dǎo)致涂層其它性能受影響（新型建筑材料，2007,（09)，65-67)。雷輝（宇航材料工 藝，2011，（5)，63-65)等通過在涂料中添加疏水劑降低表面能，并借助噴涂工藝提高涂層 表面粗糙度，得到接觸角高達(dá)139°的疏水涂層。這一技術(shù)對傳統(tǒng)的噴涂工藝提出了更高的 要求，其實(shí)際應(yīng)用仍存在很大困難。
[0005] 羥基丙烯酸樹脂與多異氰酸酯交聯(lián)后不僅具有硬度高、豐滿度高、柔韌性好、耐磨 性好和附著力高等特點(diǎn)，而且其耐介質(zhì)、耐候性能良好，因此丙烯酸樹脂是風(fēng)電葉片涂料基 體樹脂的首選。然而，由普通丙烯酸聚氨酯涂料得到的涂層對水的接觸角僅為80°左右，即 使市售的一些氟碳改性丙烯酸聚氨酯涂層的水接觸角也大多不超過90°，遠(yuǎn)不能滿足防覆 冰涂料的要求。因此，開發(fā)出一種簡便易行、便于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)、具有良好防覆冰效果、且 特別適用于風(fēng)電葉片的的防覆冰涂料將具有極大的應(yīng)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種防覆冰涂料，旨在解決現(xiàn)有的防覆冰涂料不能同時(shí)滿 足防覆冰耐久性好、涂料的水接觸角大、涂層與基底附著力好、機(jī)械性能優(yōu)異且工藝簡單的 問題。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種防覆冰涂料的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的再一目的在于提一種防覆冰涂料在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用。
[0009] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種防覆冰涂料，包括組分A和組分B，其中，所述組分A包 括如下質(zhì)量份數(shù)的下列組分：
[0010] 羥基丙烯酸樹脂 45-60份； 硅烷偶聯(lián)劑 0.2-2份； 含硅低表面能助劑 02-6份； 表面改性助劑 5-K)份； 稀釋劑 40-50份; 其他助劑 0.51-11份;
[0011] 所述組分B為質(zhì)量份數(shù)為15-27份的脂肪酸異氰酸酯。
[0012] 進(jìn)一步的，所述含硅低表面能助劑含有硅-氧-硅結(jié)構(gòu)和烷基鏈，其結(jié)構(gòu)通式為下 述結(jié)構(gòu)式I或結(jié)構(gòu)式II所述：
[0014] 其中，所述結(jié)構(gòu)式I或結(jié)構(gòu)式II中，7彡η彡25,7彡X彡10,7彡y彡10。
[0015] 進(jìn)一步的，以所述羥基丙烯酸樹脂的質(zhì)量為100%計(jì)，所述羥基丙烯酸樹脂中，羥 基的質(zhì)量百分含量為2-5%，樹脂固含質(zhì)量百分含量為65-80% ;所述羥基丙烯酸樹脂玻璃 化溫度-40-KTC，柔韌性彡1mm。
[0016] 進(jìn)一步的，所述羥基丙烯酸樹脂為聚氨酯改性的羥基丙烯酸樹脂，或所述羥基丙 烯酸樹脂為羥基丙烯酸樹脂與含氟、含硅類丙烯酸樹脂形成的復(fù)合物中的一種。
[0017] 進(jìn)一步的，所述脂肪族異氰酸酯為HDI三聚體、HDI縮二脲和IPDI三聚體中的至 少一種。
[0018] 進(jìn)一步的，所述含娃低表面能助劑為Lanco? Glidd 4370、Lanco? Glidd 4365、 BYK-300和德謙433中的至少一種。
[0019] 進(jìn)一步的，所述表面改性助劑為聚乙烯蠟粉、聚乙烯蠟漿、聚四氟乙烯改性的聚乙 烯蠟粉、氣相二氧化硅中的至少一種。
[0020] 進(jìn)一步的，所述稀釋劑為醋酸丁酯、二甲苯和芳烴溶劑油S100#、PMA、環(huán)己酮、MAK、 MEK、醋酸乙酯和DBE形成的組合溶劑。選取這些溶劑可以保證丙烯酸樹脂和助劑、填料之 間良好的相容性。
[0021] 進(jìn)一步的，所述其他助劑包括如下重量的下列組分：
[0022] 流平劑 0.3-5份; 消泡劑 0.01-1份; 光穩(wěn)定劑 0.1-3份； 位阻胺 0.1-2份；
[0023] 進(jìn)一步的，所述流平劑為聚醚改性的聚二甲基硅氧烷、有機(jī)硅改性的聚丙烯酸酯、 氟碳改性的聚丙烯酸酯中的至少一種。
[0024] 進(jìn)一步的，所述消泡劑為德謙6800、德謙7800、BYK-066N中的至少一種。
[0025] 相應(yīng)的，一種防覆冰涂料的制備方法，包括以下步驟：
[0026] (1)按照上述防覆冰涂料的配方分別稱取各組分；
[0027] (2)使用稀釋劑溶解羥基丙烯酸樹脂，得到羥基丙烯酸樹脂體系；
[0028] (3)在混合處理?xiàng)l件下依次向所述羥基丙烯酸樹脂體系中添加硅烷偶聯(lián)劑、含硅 低表面能助劑、表面改性助劑和其他助劑，混合分散處理后得到組分A體系；
[0029] (4)將所述組分A體系與組分B脂肪酸異氰酸酯進(jìn)行混合處理，得到防覆冰涂料。
[0030] 以及，上述防覆冰涂料在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用。
[0031] 本發(fā)明提供的防覆冰涂料，涂覆使用形成涂層后，隨著所述防覆冰涂料中溶劑的 揮發(fā)，涂層中所述低表面能組分逐漸凝結(jié)并向所述涂層表面迀移，并隨之凝聚，以直徑約 1-2 μ m的顆粒形態(tài)分布于所述涂層表面，所述涂層靠近基材的一側(cè)仍以基體樹脂為主，從 而在保證所述涂層和基體之間良好的附著力以及涂層優(yōu)異機(jī)械性能的基礎(chǔ)上，提高了涂層 的水接觸角，使得所述水接觸角高達(dá)111.8°。同時(shí)，所述防覆冰涂料在使用過程中不易磨 損，其抗覆冰耐久性強(qiáng)、豐滿度高、柔韌性好、耐沖擊力強(qiáng)、硬度高。
[0032] 本發(fā)明提供的防覆冰涂料，只需要將各組分有序混合處理即可得到，方法簡單，工