CN115322672A - 一种氟改性的聚氨酯风电涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氟改性的聚氨酯风电涂料及其制备方法。其包括第一组分和第二组分，第二组分为异氰酸酯固化剂，第一组分包括含氟树脂乳液，含氟树脂乳液由含氟树脂、聚乙二醇和溶剂复配而成，其中，含氟树脂为由含氟丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙烯基硅氧烷三种单体共聚生成的三元共聚物；本发明的聚氨酯涂料具有良好的耐候性，耐老化性，耐磨性，耐沾污性，耐冲击性，耐腐蚀性，对风力发电机的叶片、立柱以及其他汽车、船舶、轨道交通、高铁等钢材有较强的附着力和柔韧性，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及风电涂料技术领域，具体涉及一种氟改性的聚氨酯风电涂料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯具有优良的物理机械和化学稳定性、优异的耐磨性和耐候性，因此被广泛应用于涂料行业。在欧美国家，聚氨酯涂料广泛应用于风电行业。然而，欧美风电系统多建立在沿海地区，其涂料开发主要针对海边的潮湿，盐雾气候，其涂料防腐和防盐雾性能优异。而我国的一部分风电设施处于内陆西北地区，其气候特点是干燥，光照强度大，昼夜温差大以及风沙大，进口涂料并不适应。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高性能的氟改性的聚氨酯风电涂料及其制备方法。本发明的涂料具有较高的硬度，附着力强，耐候性，以及抗风沙能力，。
本发明的技术方案具体介绍如下。
一种氟改性的聚氨酯风电涂料，其包括第一组分和第二组分，第二组分为异氰酸酯固化剂，其特征在于，按照重量份数计，第一组分包括含氟树脂乳液60-70份、分散剂1-2份、颜填料20-40份、增稠剂1-2.5份、流平剂0.5-1份、溶剂20-30份；其中，含氟树脂乳液由含氟树脂、聚乙二醇和溶剂复配而成，含氟树脂为由含氟丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙烯基硅氧烷三种单体共聚生成的三元共聚物；含氟丙烯酸酯的结构用式1)表示：
式中：R1为H或者CH3,n为1-3之间的整数，m为2-10之间的整数。
本发明中，第一组分和第二组分的质量比为4:1-9:1；第二组分为4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI或六亚甲基二异氰酸酯HDI。
本发明中，溶剂为乳酸丁酯，聚乙二醇的数均分子量在5000-7000之间；含氟树脂乳液中，含氟树脂、聚乙二醇和溶剂的质量比为1：(2-3)：(3-4)。
本发明中，甲基丙烯酸酯的结构选自式2)或式3)中任一种：
式中：x为1-3之间的整数，R2为H或者羟基，R3为C1-C6烷基、苯基，C1-C3烷基取代的苯基。丙烯酸酯的使用有利于提高涂料的黏附性能，能更好的进行材料涂布加工，
本发明中，乙烯基硅氧烷用结构式CH2＝CH-Si(OR4)3表示，其中：R4为C1-C4烷基。含硅材料的使用有利于提高涂料的耐磨性能(抗风沙能力)。
本发明中，含氟树脂的使用有利于提高涂料的耐水耐候性能；含氟树脂通过下述方法制得：
称取20g-30g含氟丙烯酸酯，50g-80g甲基丙烯酸酯，20g-30g乙烯基硅氧烷，加入350-450mL四氢呋喃中，反应体系脱出空气，惰性气氛保护，加入1-2g引发剂AIBN。在回流温度下搅拌反应3-5小时；将反应体系迅速冷却至室温，并倒入正己烷中，得到沉淀，即得。
本发明中，分散剂选自毕克ANTI-TERRA-U，ANTI-TERRA-U 80或ANTI-TERRA-250中一种；颜填料选自钛白粉，重质碳酸钙或滑石粉中任一种；增稠剂为海明斯的SD-1或SD-2；流平剂为毕克BYK397。
本发明进一步提供上述氟改性的聚氨酯风电涂料的制备方法，包括以下步骤：
(一)将含氟树脂和溶剂按质量比混合，配制成含氟树脂乳液；
(二)将含氟树脂乳液及各助剂按质量比调配，得到第一组分；助剂包括分散剂、颜填料、增稠剂、流平剂和溶剂；
(三)使用时，将第一组分和第二组分按质量比混合，即得氟改性的聚氨酯风电涂料。
本发明中，步骤(一)中，含氟树脂通过下述方法制得：
称取20g-30g含氟丙烯酸酯，50g-80g甲基丙烯酸酯，20g-30g乙烯基硅氧烷，加入350-450mL四氢呋喃中，反应体系脱出空气，惰性气氛保护，加入1-2g引发剂AIBN。在回流温度下搅拌反应3-5小时；将反应体系迅速冷却至室温，并倒入正己烷中，得到沉淀，即得。
本发明中，步骤(一)和步骤(二)中，溶剂为乳酸丁酯。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的双组分聚氨酯涂料具有良好的耐候性，耐老化性，耐磨性，耐沾污性，耐冲击性，耐腐蚀性，对风力发电机的叶片，立柱以及其他汽车、船舶、轨道交通、高铁等钢材有较强的附着力和柔韧性，性能优越，适合推广使用。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步阐述，目的在于更好理解本发明的内容，所举之例并不限制本发明的保护范围。
发明人采用以下种类的含氟丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基硅氧烷单体先合成含氟树脂，再进一步添加其它原料制备氟改性的聚氨酯风电涂料，获得的风电涂料都具有优异的耐候性，耐老化性，耐磨性，耐沾污性，耐冲击性，耐腐蚀性。
(1)含氟丙烯酸酯
(2)甲基丙烯酸酯
(3)乙烯基硅氧烷
进一步的，实施例中给出以下代表性示例。
实施例1
取2L四口烧瓶，在N2保护下，将25gA-1，60gB-1，20gC-1溶解于400mL四氢呋喃，随后加入1.2g引发剂AIBN，N2保护下常温充分搅拌10分钟，再将温度迅速升高至66℃，回流反应4小时，反应完成后，将反应液迅速冷却至常温，并倒入1L正己烷中，立即析出白色固体。过滤得到含氟树脂约90g。
取上述所得的含氟树脂50g，加入150g乳酸丁酯搅拌，再加入100g分子量5000-7000的聚乙二醇，制得含氟树脂乳液。
取上述含氟树脂乳液65g、分散剂毕克ANTI-TERRA-250 1.5g、钛白粉25g、增稠剂海明斯的SD-1 1g、流平剂毕克BYK397 0.6g、乳酸丁酯25g，混合后加入500mL的圆底烧瓶中，搅拌混合均匀。即得到第一组分。
使用时，将第一组分与第二组分HDI按照质量比8：2混合均匀，即可得到风电聚氨酯涂料。
实施例2
取2L四口烧瓶，在N2保护下，将25gA-3，70gB-2，20gC-2溶解于400mL四氢呋喃，随后加入1.2g引发剂AIBN，N2保护下常温充分搅拌10分钟，再将温度迅速升高至66℃，回流反应4小时，反应完成后，将反应液迅速冷却至常温，并倒入1L正己烷中，立即析出白色固体。过滤得到含氟树脂约100g。
取上述所得的含氟树脂50g，加入150g乳酸丁酯搅拌，再加入100g分子量5000-7000的聚乙二醇，制得含氟树脂乳液。
取上述含氟树脂乳液65g、分散剂毕克ANTI-TERRA-U 1g、钛白粉25g、增稠剂海明斯的SD-1 1g、流平剂毕克BYK397 0.5g、乳酸丁酯20g，混合后加入500mL的圆底烧瓶中，搅拌混合均匀。即得到第一组分。
使用时，将第一组分与第二组分HDI按照质量比8：1.5混合均匀，即可得到风电聚氨酯涂料。
实施例3
取2L四口烧瓶，在N2保护下，将30gA-4，60g B-5，20g C-2溶解于400mL四氢呋喃，随后加入1.2g引发剂AIBN，N2保护下常温充分搅拌10分钟，再将温度迅速升高至66℃，回流反应4小时，反应完成后，将反应液迅速冷却至常温，并倒入1L正己烷中，立即析出白色固体。过滤得到含氟树脂约100g。
取上述所得的含氟树脂50g，加入150g乳酸丁酯搅拌，再加入100g分子量5000-7000的聚乙二醇，制得含氟树脂乳液。
取上述含氟树脂乳液70g、分散剂毕克ANTI-TERRA-U 1.5g、滑石粉30g、增稠剂海明斯的SD-1 1.2g、流平剂毕克BYK397 0.5g、乳酸丁酯25g，混合后加入500mL的圆底烧瓶中，搅拌混合均匀。即得到第一组分。
使用时，将第一组分与第二组分HDI按照质量比9：1.5混合均匀，即可得到风电聚氨酯涂料。
实施例4
取2L四口烧瓶，在N2保护下，将30g A-7，55g B-7，20g C-3溶解于400mL四氢呋喃，随后加入1.2g引发剂AIBN，N2保护下常温充分搅拌10分钟，再将温度迅速升高至66℃，回流反应4小时，反应完成后，将反应液迅速冷却至常温，并倒入1L正己烷中，立即析出白色固体。过滤得到含氟树脂约90g。
取上述所得的含氟树脂50g，加入150g乳酸丁酯搅拌，再加入100g分子量5000-7000的聚乙二醇，制得含氟树脂乳液。
取上述含氟树脂乳液65g、分散剂毕克ANTI-TERRA-U 1g、滑石粉30g、增稠剂海明斯的SD-2 1g、流平剂毕克BYK397 0.5g、乳酸丁酯20g，混合后加入500mL的圆底烧瓶中，搅拌混合均匀。即得到第一组分。
使用时，将第一组分与第二组分MDI按照质量比8：2混合均匀，即可得到风电聚氨酯涂料。
性能测试
对本发明实施例中制备的聚氨酯风电涂料进行性能评价，具体如表1所示。
表1
根据表1可以看出，本发明的聚氨酯风电涂料具有明显更优的耐候性(耐老化)、耐冲击性(附着力和韧性强)，耐盐雾性和耐酸性能(耐腐蚀性)，耐磨性(抗风沙磨蚀力强)。
Claims (10)
1.一种氟改性的聚氨酯风电涂料，其包括第一组分和第二组分，第二组分为异氰酸酯固化剂，其特征在于，按照重量份数计，第一组分包括含氟树脂乳液60-70份、分散剂1-2份、颜填料20-40份、增稠剂1-2.5份、流平剂0.5-1份、溶剂20-30份；其中，含氟树脂乳液由含氟树脂、聚乙二醇和溶剂复配而成，含氟树脂为由含氟丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙烯基硅氧烷三种单体共聚生成的三元共聚物；含氟丙烯酸酯的结构用式1)表示：
式中：R1为H或者CH3,n为1-3之间的整数，m为2-10之间的整数。
2.根据权利要求1所述的氟改性的聚氨酯风电涂料，其特征在于，第一组分和第二组分的质量比为4:1-9:1；第二组分为4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI或六亚甲基二异氰酸酯HDI。
3.根据权利要求1所述的氟改性的聚氨酯风电涂料，其特征在于，溶剂为乳酸丁酯，聚乙二醇的数均分子量在5000-7000之间；含氟树脂乳液中，含氟树脂、聚乙二醇和溶剂的质量比为1：(2-3)：(3-4)。
4.根据权利要求1所述的氟改性的聚氨酯风电涂料，其特征在于，甲基丙烯酸酯的结构选自式2)或式3)中任一种：
式中：x为1-3之间的整数，R2为H或者羟基，R3为C1-C6烷基、苯基，C1-C3烷基取代的苯基。
5.根据权利要求1所述的氟改性的聚氨酯风电涂料，其特征在于，乙烯基硅氧烷用结构式CH2＝CH-Si(OR4)3表示，其中：R4为C1-C4烷基。
6.根据权利要求1所述的氟改性的聚氨酯风电涂料，其特征在于，含氟树脂通过下述方法制得：
称取20g-30g含氟丙烯酸酯，50g-80g甲基丙烯酸酯，20g-30g乙烯基硅氧烷，加入350-450mL四氢呋喃中，反应体系脱出空气，惰性气氛保护，加入1-2g引发剂AIBN，在回流温度下搅拌反应3-5小时；将反应体系迅速冷却至室温，并倒入正己烷中，得到沉淀，即得。
7.根据权利要求1所述的氟改性的聚氨酯风电涂料，其特征在于，分散剂选自毕克ANTI-TERRA-U，ANTI-TERRA-U 80或ANTI-TERRA-250中一种；颜填料选自钛白粉，重质碳酸钙或滑石粉中任一种；增稠剂为海明斯的SD-1或SD-2；流平剂为毕克BYK397。
8.一种根据权利要求1所述的氟改性的聚氨酯风电涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(一)将含氟树脂和溶剂按质量比混合，配制成含氟树脂乳液；
(二)将含氟树脂乳液及各助剂按质量比调配，得到第一组分；助剂包括分散剂、颜填料、增稠剂、流平剂和溶剂；
(三)使用时，将第一组分和第二组分按质量比混合，即得氟改性的聚氨酯风电涂料。
9.根据权利要求8所述的氟改性的聚氨酯风电涂料的制备方法，其特征在于，步骤(一)中，含氟树脂通过下述方法制得：
称取20g-30g含氟丙烯酸酯，50g-80g甲基丙烯酸酯，20g-30g乙烯基硅氧烷，加入350-450mL四氢呋喃中，反应体系脱出空气，惰性气氛保护，加入1-2g引发剂AIBN，在回流温度下搅拌反应3-5小时；将反应体系迅速冷却至室温，并倒入正己烷中，得到沉淀，即得。
10.根据权利要求8所述的氟改性的聚氨酯风电涂料的制备方法，其特征在于，步骤(一)和步骤(二)中，溶剂为乳酸丁酯。
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