雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子及其製備方法與流程
2023-05-26 15:43:16
本發明涉及塗料研究與製備技術領域，涉及與塗料配套使用的膩子的研究與製備，具體地說，是一種適合風電設備葉片使用的雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子及其製備方法。
背景技術：
風力發電（簡稱「風電」）作為一種可再生的能源多年來一直受到各國的關注。隨著技術上的不斷完善，現在的風電設備得到了的廣泛地應用。據報導，我國目前已成為世界上風電設備裝機容量最大的國家。
由於風電設備安裝地點的原因，對設備的保護尤為重要。其中就涉及塗料以及與塗料配套使用的膩子。客觀上，我國企業對用於風電設備的塗料及其膩子的研發比國外先進國家的企業晚，因此，在目前階段，我國的風電設備使用的塗料及其膩子大都依賴進口，國產塗料所佔的市場份額不足15%；尤其是風電設備的葉片塗料，幾乎全部依賴進口產品。而目前我國風電設備使用的塗料及其膩子的市場年需求量約在3萬噸左右，這是一個非常可觀的應用市場。因此，研發相應的塗料及其膩子成為我國企業非常重視的事情。
技術實現要素：
本發明的目的在於解決上述問題，提供一種雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子，能對風電設備葉片表面細針眼和小缺陷進行修補，並且與雙組份無溶劑聚氨酯大縫膩子以及風電塗料的底漆和面漆有良好的匹配性，層間的附著力好；本發明的第二目的在於提供所述雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的製備方法，它工藝簡單、易操作，生產的產品與進口產品相比，性價比更好，更有利於風電設備在我國的推廣應用與維護。
為實現上述目的，本發明採取了以下技術方案。
一種雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子，含有A組份和B組份，其特徵在於，所述A組份中各原料的重量百分比為：
改性聚酯多元醇 35.0%～50.0%；
助劑I 1.0%～2.0%；
無機顏填料 45.0%～65.0%；
所述B組份中各原料的重量百分比為：
多苯基多亞甲基多異氰酸酯 95.0%～97.0%；
助劑II 0.5%～1.0%；
炭黑 1.0%～5.0%；
施工時，將所述A組份與B組份按重量比A:B=100:21.15～30.22混合使用。
進一步，所述改性聚酯多元醇樹脂的羥值為210～240mgKOH/g，官能度為3.2，含水量＜0.2%。
進一步，所述助劑I包括含顏料親和基團高分子共聚體分散劑、高分子聚合物消泡劑、聚醚改性有機矽基材潤溼劑。
進一步，所述無機顏填料包括碳酸鈣、重晶石粉、滑石粉和鈦白粉。
進一步，所述多苯基多亞甲基多異氰酸酯的異氰酸根含量為30.5%～32.0%。
進一步，所述助劑II包括分散劑、消泡劑和基材潤溼劑。
可選的，所述A組分與所述B組分為顏色不同的組分。
為實現上述目的，本發明採取了以下技術方案。
一種雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的製備方法，其特徵在於，含有以下步驟：
（1）製備A組份
① 按重量百分比準備A組份
A組份中各原料的重量百分比為：
改性聚酯多元醇 35.0%～50.0%；
助劑I 1.0%～2.0%；
無機顏填料 45.0%～65.0%；
所述改性聚酯多元醇樹脂的羥值為210～240mgKOH/g，官能度為3.2，含水量＜0.2%；
所述助劑包括含顏料親和基團高分子共聚體分散劑、高分子聚合物消泡劑、聚醚改性有機矽基材潤溼劑；
所述無機顏填料包括碳酸鈣、重晶石粉、滑石粉、鈦白粉；
② A組份原料的混合與包裝
應確保所有生產設備和器具沒有被水、醇等物質汙染，整個生產過程應在氮氣保護下進行：
Ⅰ、將改性聚酯多元醇樹脂放入高速分散機中分散；
Ⅱ、在分散的改性聚酯多元醇樹脂中加入各種助劑：分散劑、消泡劑和基材潤溼劑，然後攪拌分散至均勻；
Ⅲ、再加入無機顏填料：碳酸鈣、重晶石粉、滑石粉、鈦白粉，用大於800r/min高速分散，確保物料分散均勻；
Ⅳ、當物料混合均勻並在高速攪拌下物料溫度達到55℃-60℃時，趁熱用三輥磨進行研磨，細度研磨至60µｍ；
Ⅴ、將A組份獨立包裝；
（2）製備B組份
① 按重量百分比準備B組份
B組份中各原料的重量百分比為：
多苯基多亞甲基多異氰酸酯 95.0%～97.0%；
助劑II 0.5%～1.0%；
炭黑 1.0%～5.0%；
所述多苯基多亞甲基多異氰酸酯的異氰酸根含量為30.5%～32.0%；
所述助劑II為分散劑、消泡劑和基材潤溼劑；
② B組份原料的混合與包裝
應確保所有生產設備和器具沒有被水、醇等物質汙染，整個生產過程應在氮氣保護下進行：
Ⅰ、將多苯基多亞甲基多異氰酸酯放入另一潔淨的容器內分散；
Ⅱ、在分散的多苯基多亞甲基多異氰酸酯中加入分散劑、消泡劑和基材潤溼劑，然後攪拌分散至均勻；
Ⅲ、再加入炭黑，分散至均勻；
Ⅳ、將物料用砂磨機研磨至20µｍ的細度；
Ⅴ、將B組份獨立包裝。
本發明的積極效果是：
（1）本發明雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的A組份採用的改性聚酯多元醇樹脂具有高的羥值和高的官能度，它在與固化劑反應時具有很高的交聯密度，生成產物的軟段和硬段的比例合適，既有較高的硬度又有較好的柔韌性。
（2）本發明雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的A組份採用的無機顏填料為填充能力強和打磨性較好的材料。
（3）本發明雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的B組份的固化劑採用異氰酸根含量為30.5%～32.0%的多苯基多亞甲基多異氰酸酯，它具有-NCO含量高、對周圍環境潮溼度敏感性小、黏度較低、易於與A組份混合後方便施工的特性。
（4）本發明的雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子由於雙組份原料的固含量高、黏度大，因此在施工時，A組份與B組份極易出現混合不均勻的現象，造成膩子乾燥後容易產生起泡問題。因此，為方便判斷A組份與B組份混合的情況，本發明將A組份與B組份製備成不同的顏色：將A組份做成白色，將B組份做成黑色，根據黑白混合的顏色可容易判斷兩種組份混合均勻的情況。
（5）本發明的雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子可常溫或低溫固化成膜，施工方便，且不受季節變化的影響，施工可操作時間≥8分鐘；塗層可打磨時間≤2小時；具有優良的物理機械性能：其附著力、柔韌性、耐磨性皆好，抗衝擊強度高；此外，其具有優良的耐化學品穩定性和耐油、耐水性。
（6）本發明的雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子與雙組份無溶劑聚氨酯大縫膩子屬於兩種針對性強、市場細分化的膩子產品，其性價比好，質量上能替代進口產品，有助於我國風電設備使用和維護。
具體實施方式
以下給出本發明雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子及其製備方法的具體實施方式，提供3個實施例。但是應當指出，本發明的實施不限於以下的實施方式。
實施例1
（一）一種雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子，含有A組份和B組份，所述A組份中各原料的重量百分比為：
改性聚酯多元醇樹脂 35.0%；所述改性聚酯多元醇的羥值為210～240mgKOH/g、官能度為3.2、含水量＜0.2%； 採用上海德坤實業有限公司生產的2509產品。
分散劑0.8%；採用畢克化學公司的BYK-163產品。
消泡劑 0.5%；採用畢克化學公司的BYK-057產品。
基材潤溼劑 0.7%；採用畢克化學公司的BYK-306產品。
碳酸鈣 16.0%；採用從專業市場上購買的原料。
重晶石粉 15.5%；採用從專業市場上購買的原料。
滑石粉 14.5%；採用從專業市場上購買的原料。
鈦白粉 17.0%；採用從專業市場上購買的原料。
所述B組份中各原料的重量百分比為：
多苯基多亞甲基多異氰酸酯 95.0%，所述多苯基多亞甲基多異氰酸酯異氰酸根含量為30.5%～32.0%；採用上海德坤實業有限公司生產的2048產品。
分散劑0.5%；採用畢克化學公司的BYK-163產品。
消泡劑 0.2%；採用畢克化學公司的BYK-057產品。
基材潤溼劑 0.3%；採用畢克化學公司的BYK-306產品。
炭黑 4.0%；採用從專業市場上購買的原料。
（二）所述雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的製備方法，含有以下步驟：
（1）製備A組份
① 按重量百分比準備A組份
A組份中各原料的重量百分比為：
改性聚酯多元醇 35.0%；採用羥值為210～240mgKOH/g，官能度為3.2，含水量＜0.2%的改性聚酯多元醇樹脂。
助劑I 2.0%；採用分散劑、消泡劑和基材潤溼劑。
無機顏填料 63.0%；採用無機顏填料包括碳酸鈣、重晶石粉、滑石粉和鈦白粉。
② A組份原料的混合與包裝
應確保所有生產設備和器具沒有被水、醇等物質汙染，整個生產過程應在氮氣保護下進行。
Ⅰ、將改性聚酯多元醇樹脂放入高速分散機中分散。
Ⅱ、在分散的改性聚酯多元醇樹脂中加入各種助劑：分散劑、消泡劑和基材潤溼劑，然後攪拌分散至均勻。
Ⅲ、再加入無機顏填料：碳酸鈣、重晶石粉、滑石粉和鈦白粉，用大於800r/min高速分散，確保物料分散均勻。
Ⅳ、當物料混合均勻並在高速攪拌下物料溫度達到55℃-60℃，趁熱用三輥磨進行研磨，研磨細度至60µｍ。
Ⅴ、將A組份獨立包裝。
（2）製備B組份
① 按重量百分比準備B組份
B組份中各原料的重量百分比為：
多苯基多亞甲基多異氰酸酯 95.0%；採用異氰酸根含量為30.5%～32.0%的多苯基多亞甲基多異氰酸酯。
助劑II 1.0%；採用分散劑、消泡劑和基材潤溼劑、
炭黑 4.0%，採用從專業市場上購買的原料。
② B組份原料的混合與包裝
應確保所有生產設備和器具沒有被水、醇等物質汙染，整個生產過程應在氮氣保護下進行。
Ⅰ、將多苯基多亞甲基多異氰酸酯放入另一潔淨的容器內分散均勻。
Ⅱ、在分散的多苯基多亞甲基多異氰酸酯中加入分散劑、消泡劑和基材潤溼劑，然後攪拌分散至均勻。
Ⅲ、再加入炭黑，分散至均勻。
Ⅳ、將物料用砂磨機研磨，研磨細度至20µｍ。
Ⅴ、將B組份獨立包裝。
注意：實施中，應將A組份與B組份做成顏色不同的組份！所述A組份可採用白色的物料；所述B組份可採用黑色的物料；使用時根據混合後的顏色均勻性就能判斷兩組份混合的均勻性。
（三）所述雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的使用方式為：
（1）施工時，將所述A組份與B組份按重量比A:B=100:21.15混合均勻（可根據黑白混合的顏色判斷兩種組份混合均勻的情況），然後在打磨後的風電設備葉片表面（先用無溶劑聚氨酯大縫膩子刮平）用無溶劑針孔膩子修補細小缺陷，施工時可操作時間≥8分鐘。
（2）等針孔膩子固化後再打磨平整；塗層可打磨時間≤2小時。
（3）噴塗配套的風電塗料底漆和面漆。
實施例2
（一）一種雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子，含有A組份和B組份，所述A組份中各原料的重量百分比為：
改性聚酯多元醇樹脂 40.0%（採用的原料同實施例1）。
分散劑 0.3%（採用的原料同實施例1）。
消泡劑 0.2%（採用的原料同實施例1）。
基材潤溼劑 1.0%（採用的原料同實施例1）。
碳酸鈣 5.0%（採用的原料同實施例1）。
重晶石粉 30.8%（採用的原料同實施例1）。
滑石粉 12.5%（採用的原料同實施例1）。
鈦白粉 10.2%（採用的原料同實施例1）。
所述B組份中各原料的重量百分比為：
多苯基多亞甲基多異氰酸酯 96.0%（採用的原料同實施例1）。
分散劑0.3% （採用的原料同實施例1）。
消泡劑 0.2% （採用的原料同實施例1）。
基材潤溼劑 0.3% （採用的原料同實施例1）。
炭黑 3.2% （採用的原料同實施例1）。
（二）所述雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的製備方法同實施例1。
（三）所述雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的使用方式基本同實施例1，有所不同的是：施工時，將所述A組份與B組份按重量比A:B=100:24.17混合均勻。
實施例3
（一）一種雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子，含有A組份和B組份，所述A組份中各原料的重量百分比為：
改性聚酯多元醇樹脂 50.0%（採用的原料同實施例1）。
分散劑 0.3%（採用的原料同實施例1）。
消泡劑 0.8%（採用的原料同實施例1）。
基材潤溼劑 0.9%（採用的原料同實施例1）。
碳酸鈣 14.0% （採用的原料同實施例1）。
重晶石粉 18.3% （採用的原料同實施例1）。
滑石粉 8.7% （採用的原料同實施例1）。
鈦白粉 7.0% （採用的原料同實施例1）。
所述B組份中各原料的重量百分比為：
多苯基多亞甲基多異氰酸酯 97.0% （採用的原料同實施例1）。
分散劑0.2% （採用的原料同實施例1）。
消泡劑 0.1% （採用的原料同實施例1）。
基材潤溼劑 0.3% （採用的原料同實施例1）。
炭黑 2.4% （採用的原料同實施例1）。
（二）所述雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的製備方法同實施例1。
（三）所述雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的使用方式基本同實施例1，有所不同的是：施工時，將所述A組份與B組份按重量比A:B=100:30.22混合均勻。
對實施例1-3製備的雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的檢測
採用表1的測試方法對實施例1-3製備的雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子進行檢測。
表1. 測試方法一覽表
。
實施例1-3製備的雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的性能見表2。
表2. 實施例1-3製備的雙組份無溶劑聚氨酯針孔膩子的性能一覽表
。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員而言，在不脫離本發明組份的重量百分比範圍的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。