聚氨酯抗風沙磨蝕涂料的研究開發及制造

  0 引言
　　大力發展風力發電產業，將取之不盡、用之不竭的風能轉變成電能，是我國調整能源戰略、開發利用新能源的重要決策之一。我國的西北及北部高原地區，常年風力強勁，風能資源非常豐富，非常適于建立風力發電廠。然而，該地區海拔高、紫外線照射強、溫差大、風沙猛烈，惡劣的氣候條件極易造成風力發電塔架及葉片的保護涂膜風蝕損壞。目前，風力發電裝置的涂裝大多采用耐候性較好的脂肪族丙烯酸聚氨酯體系，這種涂膜雖然具有較好的耐候性，但耐風沙撞擊性較差，經過一段時間的風沙侵蝕后，往往造成涂膜損傷、斑駁脫落［1］。彈性聚酯—聚氨酯防腐涂料，雖然彈性好、耐磨、抗風沙撞擊，但是附著力稍差；彈性環氧樹脂—聚氨酯涂料，雖然附著力好、耐磨耐腐蝕，但是耐候、耐紫外線老化性較差；羥基丙烯酸樹脂—聚氨酯涂料，雖然粘結強度高，耐候保色性好，但是涂膜彈性不足，抗風沙磨蝕性差。本研究采用環氧樹脂/丙烯酸樹脂/彈性聚酯樹脂混拼改性作為含羥基的基料樹脂，添加顏填料及助劑組成A組分，以HDI縮二脲N-75為固化劑（B組分），二者以5∶1質量比混合制備的環氧/丙烯酸/彈性聚酯-聚氨酯彈性涂料，涂膜具有彈性好、附著力優、強度高、耐沖擊性好、耐候耐久耐腐蝕、抗砂石撞擊及磨蝕等綜合性能優良的特點。
　　1　試驗部分
　　1.1　原材料
　　彈性聚酯樹脂，自制；雙酚A環氧樹脂SM609、羥基丙烯酸樹脂BS982-3，三木集團；N-75，拜耳公司；混合溶劑，自制；金紅石型鈦白粉R-706，杜邦公司；硅鋁陶瓷空心微珠，世先英華公司；分散劑110、流平劑306、消泡劑141，BYK公司；光穩定劑123、紫外線吸收劑1130，汽巴公司，硅烷偶聯劑KH-560，南京曙光；催化劑，市售。
　　1.2主要儀器設備
　　主要儀器設備：三口反應瓶、高速分散機、砂磨機、萬能拉力機、附著力測定儀、人工老化機、噴砂機等。
　　1.3彈性聚酯的合成
　　自制的彈性聚酯采用二元酸、二元醇、多元醇等為原料，采用常規酯化縮聚反應：

   制備工藝：將二元酸、多元醇、二元醇加入反應瓶中，緩慢加熱至110℃，待二元酸全部溶解后開動攪拌，并迅速升溫至150℃，開始反應并析出水。于150℃左右保溫反應1.0～1.5h后，迅速升溫至180℃酯化脫水反應2h，繼續升溫至220℃酯化脫水，使酸值小于10mgKOH/g，黏度達4～6s（格氏管）降溫，用混合溶劑兌稀至樹脂固體含量為60%，樹脂（100%）羥值為110mgKOH/g，備用。

    1.4涂料的制備
    （1）涂料配方（見表1）
    表1涂料配方

    （2）制備工藝
    將二甲苯加入三口瓶中，加熱升溫至60～70℃，加入等量環氧樹脂609，樹脂溶化后，攪拌均勻，制成固含量為50%的環氧樹脂溶液。將彈性聚酯加入分散罐中，攪拌下加入環氧樹脂液、羥基丙烯酸樹脂、適量混合溶劑，攪拌混合均勻，加入各種助劑、金紅石型鈦白粉，高速分散30min，經砂磨而成顏料漿。顏料漿在攪拌下加入空心微珠和余量溶劑，高速分散均勻后調整黏度至90～100s（涂－4杯），過濾、包裝成A組分。施工時按m(A組分)∶m(B組分)=5∶1攪拌混合均勻，靜置30min后便可涂刷。