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研究高性能水性聚氨酯风电叶片涂料与应用

时间:2011-11-09 11:22:16 来源: 作者:小辉点击:次

氨基磺酸盐改性的低黏度HDI固化剂4，耐磨性较好，而且在不经稀释的情况下即可与含羟基的水分散体组分手工混合均匀，而双组分混合均匀是保证高质量漆膜的前提条件，可见该固化剂是设计风电叶片涂料配方时的最优选择。该固化剂的分子结构示意图见图2

1.2-NCO/-OH当量比的选择

在传统的溶剂型聚氨酯体系中，-NCO/-OH当量比通常选择1~1.1/1，即等当量反应或-NCO稍微过量。但在双组分水性聚氨酯涂料中，因为水的存在会消耗一定量的-NCO，所以通常都会选择-NCO过量。-NCO/-OH当量比对漆膜耐磨性的影响见图3。

由图3可见：提高-NCO/-OH当量比有助于提高双组分水性聚氨酯涂料的耐磨性。但在实际配方设计时，并非-NCO/-OH当量比越高越好，还必须充分考虑其它因素。比如，较多的异氰酸酯组分会延长涂料的干燥时间，并且降低涂料的早期硬度，同时还会增加配方成本。对于风电叶片涂料，我们认为：-NCO/-OH当量比定为1.5/1较为合理。

1.3颜基比的选择

确定了成膜物及-NCO/-OH的当量比后，只需确定颜基比便能确定涂料配方的大体框架。颜基比会影响到涂料的多项性能，如遮盖力、柔韧性和耐磨性等。图4显示了不同颜基比条件下，漆膜耐磨性的变化情况。

图4 颜基比对漆膜耐磨性的影响

注：（1）本实验选用水性聚氨酯多元醇分散体制作清漆，氨基磺酸盐改性HDI固化剂；（2）测试方法根据GB/T1768，测试条件为CS10，1000g载荷，500r。

由图4可见：随着颜基比的增加，漆膜的耐磨性变差，较低的颜基比可能会造成涂料的遮盖力不足。风电叶片涂料对耐磨性要求较高，在设计配方时，应当设法找到满足遮盖力的最低颜基比，并以此为基础进行配方微调。以上述实验的配方为例，当P/B=0.43时，对比率RB/RW=0.95，涂料具有优异的遮盖力，此时涂层的耐磨性也十分优异。对于风电叶片用面漆，颜基比不宜大于0.5。

1.4助剂对漆膜性能的影响

助剂是涂料配方中不可或缺的重要组分。风电叶片涂料绝大多数都是曲面涂装，因此应重视配方中流变助剂的选用，缔合型聚氨酯增稠剂综合性能较好，使用方便，可以作为首选。为满足施工需要，通常会将低剪切与中剪切增稠剂搭配使用。此外，可以根据实际要求，选择添加一些功能性助剂，如蜡乳液、有机硅表面助剂等，这些助剂对抗结冰、抗沾污等性能有一定帮助，同时也能进一步提高漆膜的耐磨性，如图5所示。