一种耐碱和耐候性优异的水性风电叶片面漆及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，特别涉及一种耐碱和耐候性优异的水性风电叶片面漆及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，我国风能产业发展迅速，风电制造在全球的份额逐年提高。

2、风电叶片涂料作为风电产业链中的一种重要防护材料，保护叶片免受紫外光、沙尘、雨水、结冰等环境因素侵蚀，为风机长期、高效和安全运行保驾护航，具有广阔的市场前景。

3、随着技术的不断发展，风电叶片的涂料体系逐渐采用环保型涂料体系，其中，风电叶片面漆多采用水性涂料，如市场上麦加、佐敦的相关产品。其中，水性涂料具有易施工、安全、环境友好等优点，受到了风电叶片制造厂家的青睐。

4、目前，由于低羟基聚氨酯具有干燥快和高柔韧的特性，有助于提高面漆的涂装效率、抗风沙和耐雨蚀等关键性能；因此，风电叶片水性面漆中均引入了该类型树脂作为成膜物组成。但是，水性聚氨酯涂料本质上在碱性条件下可发生水解反应，耐碱性一般，并且低羟基聚氨酯羟基含量低，导致涂层的交联密度偏低，进一步降低了涂层的耐碱性，同时更低的交联密度也导致面漆紫外老化性能下降。现有文献和相关研究中，鲜有如何增强低羟基聚氨酯类涂料耐碱和耐候性方面的报道。因此，如何开发一种耐碱性和耐候性能优异，且保持干燥速率快，高柔韧等性能的风电叶片水性面漆，正是本领域迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中所提到的现有技术的问题，本发明提供一种耐碱和耐候性优异的水性风电叶片面漆，其目的在于改善具有高含量低羟基聚氨酯树脂组分的水性风电叶片面漆的耐碱性和耐候性。

2、该耐碱和耐候性优异的水性风电叶片面漆，包括甲组分和乙组分，所述甲组分包括水、第一水性羟基丙烯酸乳液、成膜助剂、耐磨填料、水性聚氨酯分散体、杂化乳液、蜡乳液、其他助剂；所述乙组分包括水性异氰酸酯固化剂、丙二醇二乙酸酯；其中，所述杂化乳液的制备过程为：将第二水性羟基丙烯酸乳液、两亲型硅烷偶联剂和l-赖氨酸混合并加热反应，得到混合物m；而后在所述混合物m中加入正硅酸乙酯并加热反应，得到所述杂化乳液。

3、在一些实施例中，所述其他助剂包括水性分散剂、水性消泡剂、水性增稠剂、钛白粉、消光粉、水性色浆；按照重量份数计，所述甲组分包括水6～10份、第一水性羟基丙烯酸乳液9.6～14.4份、成膜助剂2～6份、水性分散剂0.4～0.6份、水性消泡剂0.2～0.3份、水性增稠剂0.2～0.4份、钛白粉17～25份、耐磨填料5～10份、消光粉1.5～2.5份、杂化乳液9.6～14.4份、水性聚氨酯分散体20～28份、蜡乳液3～5份、水性色浆0～0.730份；所述乙组分包括水性异氰酸酯固化剂50～75份及丙二醇二乙酸酯25～50份。

4、在一些实施例中，所述杂化乳液的制备过程为：

5、将第二水性羟基丙烯酸乳液、两亲型硅烷偶联剂和l-赖氨酸混合，进行第一阶段加热反应，得到混合物m；

6、向所述混合物m中逐滴加入正硅酸乙酯，进行第二阶段加热反应，反应结束后，冷却至室温，得到杂化乳液；

7、其中，所述第二水性羟基丙烯酸乳液、两亲型硅烷偶联剂、正硅酸乙酯、l-赖氨酸的质量比为(80～90)：(2～5)：(8～16)：(0.03～0.06)。

8、在一些实施例中，所述第一阶段加热反应温度为(45～60)℃，反应时间为(0.5～1.5)h；所述正硅酸乙酯的滴加速度为速率为(0.5～1)滴/秒；所述第二阶段加热反应温度为(45～60)℃，反应时间为(4～6)h。

9、在一些实施例中，所述甲组分和乙组分的质量比为(5～10)：1。

10、在一些实施例中，所述第一水性羟基丙烯酸乳液和第二水性羟基丙烯酸乳液的固含量为(40～55)％，其中，羟基含量为羟基丙烯酸树脂总质量的(2～4.2)％；所述成膜助剂为二丙二醇丁醚、二乙二醇单丁醚中的一种或两种混合；所述耐磨填料包括长石粉、明耐粉、硅灰石粉、石英粉、石英砂中的一种或多种组合；所述水性聚氨酯分散体为低羟基水性聚氨酯分散体，其中，羟基含量为水性聚氨酯树脂总质量的(0～2)％，固含量为(35～55)％，室温下其表干时间<20min，实干时间<1h；所述蜡乳液为水性聚四氟乙烯分散体ptfe-1004a、ptfe-1008中的一种或多种组合，其固含量为50～55wt％。

11、在一些实施例中，所述水性异氰酸酯固化剂为高nco-基团含量的聚醚改性的hd i三聚体低聚物，其中nco-含量为分子总质量的18～22％，其结构式为：

12、

13、其中，r的结构为：

14、其中，n＝10～100。

15、在一些实施例中，所述水性分散剂为byk-180、byk-190、优卡690w、sn5040、x-405中的一种或多种组合；所述水性消泡剂为byk-024、tego810、tego901w、tego902w、优卡290w、优卡295w中的一种或多种组合；所述水性增稠剂为wt-105a、u805、812w、coatexxs71、rm2020、br125p中的一种或多种组合；所述钛白粉为金红石型钛白粉，其包括r706、r996、r5566中的一种或多种组合；所述消光粉为表面经蜡处理的改性二氧化硅消光粉，其孔隙率为1.8ml/g，吸油值为260～300g，粒径为4.5～5.5μm，ph为6.0～7.0。

16、在一些实施例中，所述色浆包括水性铁黄色浆、水性铁黑色浆、水性宝蓝色浆中的一种或多种组合。

17、本发明还提供一种如上所述的耐碱和耐候性优异的水性风电叶片面漆的制备方法,其中：

18、甲组分的制备包括以下步骤：

19、按配方比例，将水、第一水性羟基丙烯酸乳液、成膜助剂、水性分散剂、水性消泡剂和水性增稠剂添加入通有冷凝水的不锈钢罐中分散，得到混合物n；

20、按配方比例，在混合物n中加入钛白粉、耐磨填料和消光粉，进行砂磨处理，直至细度＜30微米，随后采用过滤处理出漆料；

21、将漆料称重后，按配方比例，在漆料中添加蜡乳液、水性聚氨酯分散体、杂化乳液和水性色浆，高速分散,得到甲组分；

22、乙组分的制备包括以下步骤：

23、按配方比例，将水性异氰酸酯固化剂和丙二醇二乙酸酯分散均匀，得到所述乙组分。

24、基于上述，与现有技术相比，本发明提供的耐碱和耐候性优异的水性风电叶片面漆，具有以下技术效果：

25、本发明提供一种水性风电叶片面漆，其具有良好的柔韧性和强度、高耐磨和快速干燥的特点，同时，其耐酸碱性、耐水性、耐油性和耐候性优异，有效改善具有高含量低羟基聚氨酯树脂组分的水性风电叶片面漆的耐碱性和耐候性；其干燥速率快，两道面漆间涂装间隔短，有助于风电叶片厂家提高涂装效率，降低成本；同时，该涂料耐磨性、耐碱性、耐候性优异，可实现对陆上或海上风电叶片的长效保护。

26、本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书中所指出的结构和/或组分来实现和获得。