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聚氨酯抗风沙磨蚀涂料的研究开发及制造

导读: 大力发展风力发电产业,将取之不尽、用之不竭的风能转变成电能,是我国调整能源战略、开发利用新能源的重要决策之一。我国的西北及北部高原地区,常年风力强劲,风能资源非常丰富,非常适于建立风力发电厂。

  0 引言

  大力发展风力发电产业,将取之不尽、用之不竭的风能转变成电能,是我国调整能源战略、开发利用新能源的重要决策之一。我国的西北及北部高原地区,常年风力强劲,风能资源非常丰富,非常适于建立风力发电厂。然而,该地区海拔高、紫外线照射强、温差大、风沙猛烈,恶劣的气候条件极易造成风力发电塔架及叶片的保护涂膜风蚀损坏。目前,风力发电装置的涂装大多采用耐候性较好的脂肪族丙烯酸聚氨酯体系,这种涂膜虽然具有较好的耐候性,但耐风沙撞击性较差,经过一段时间的风沙侵蚀后,往往造成涂膜损伤、斑驳脱落[1]。弹性聚酯—聚氨酯防腐涂料,虽然弹性好、耐磨、抗风沙撞击,但是附着力稍差;弹性环氧树脂—聚氨酯涂料,虽然附着力好、耐磨耐腐蚀,但是耐候、耐紫外线老化性较差;羟基丙烯酸树脂—聚氨酯涂料,虽然粘结强度高,耐候保色性好,但是涂膜弹性不足,抗风沙磨蚀性差。本研究采用环氧树脂/丙烯酸树脂/弹性聚酯树脂混拼改性作为含羟基的基料树脂,添加颜填料及助剂组成A组分,以HDI缩二脲N-75为固化剂(B组分),二者以5∶1质量比混合制备的环氧/丙烯酸/弹性聚酯-聚氨酯弹性涂料,涂膜具有弹性好、附着力优、强度高、耐冲击性好、耐候耐久耐腐蚀、抗砂石撞击及磨蚀等综合性能优良的特点。

  1 试验部分

  1.1 原材料

  弹性聚酯树脂,自制;双酚A环氧树脂SM609、羟基丙烯酸树脂BS982-3,三木集团;N-75,拜耳公司;混合溶剂,自制;金红石型钛白粉R-706,杜邦公司;硅铝陶瓷空心微珠,世先英华公司;分散剂110、流平剂306、消泡剂141,BYK公司;光稳定剂123、紫外线吸收剂1130,汽巴公司,硅烷偶联剂KH-560,南京曙光;催化剂,市售。

  1.2主要仪器设备

  主要仪器设备:三口反应瓶、高速分散机、砂磨机、万能拉力机、附着力测定仪、人工老化机、喷砂机等。

  1.3弹性聚酯的合成

  自制的弹性聚酯采用二元酸、二元醇、多元醇等为原料,采用常规酯化缩聚反应:

  制备工艺:将二元酸、多元醇、二元醇加入反应瓶中,缓慢加热至110℃,待二元酸全部溶解后开动搅拌,并迅速升温至150℃,开始反应并析出水。于150℃左右保温反应1.0~1.5h后,迅速升温至180℃酯化脱水反应2h,继续升温至220℃酯化脱水,使酸值小于10mgKOH/g,黏度达4~6s(格氏管)降温,用混合溶剂兑稀至树脂固体含量为60%,树脂(100%)羟值为110mgKOH/g,备用。

  1.4涂料的制备

  (1)涂料配方(见表1)

  表1涂料配方

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