[发明专利]一种水性涂料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性涂料，属于水性双组份聚氨酯涂料，主要作为风电叶片的涂料使用，该涂料涂覆到基材上固化后具有高耐磨和高耐紫外线的性能。

背景技术

风电作为一种新兴的绿色能源，近年来发展非常迅速。我国的风电发展相对较晚，但增长迅速。2010年中国新增安装风电机组12904台，继续位居全球之首。我国的风电场主要位于西北地区，主要特点是风沙大，光照充足。国外对风电防护有统一规范的标准，风电涂料的发展也已经趋向于成熟。但是国外的配套方案适合良好的气候和环境，却满足不了中国北方的风蚀和长时间的紫外线照射的环境。

目前，国内市场上的风电涂料主要以溶剂型产品为主，这与风电产业绿色环保的理念不相符合。水性涂料以水为溶剂，大大减少了溶剂挥发带来的VOC危害。在风电装置中，叶片是最关键的核心部件，在旋转时容易受到风蚀和摩擦，其使用年限决定了整个风电设备的服役年限。开发适合我国风电设备使用的，满足西北地区高紫外线照射，同时满足风电叶片涂料高耐磨要求的绿色环保的风电叶片涂料具有重要意义。

中国专利公开号CN 102031057A介绍了一种适用于风电叶片的防冰、耐磨涂料。该涂料是溶剂型双组份聚氨酯涂料，环境不友好，另外也没有涉及到耐紫外线性能。CN 102120913A一种用于风力发电机叶片涂装保护的水性聚氨酯涂料，使用单一的羟基丙烯酸树脂为成膜树脂，HDI三聚体为固化剂，得到的涂层的耐磨性能为8mg(1000g/500r)。丙烯酸树脂的耐磨性能和柔韧性能远不如聚氨酯树脂，本发明以羟基丙烯酸树脂和羟基聚氨酯树脂拼用作为成膜树脂，得到的涂层具有更优的耐磨性能和柔韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性涂料及其制备方法。该涂料对环氧玻璃钢基材具有优异的附着能力，兼备良好的耐磨性能和耐紫外线性能。

本发明的另一个目的在于上述涂料作为风力发电机的叶片或外壳涂料等方面的用途，能够大大提高风电设备的服役年限。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水性涂料：是由A组分和B组分混合搅拌均匀得到，其中，A组分包含由羟基丙烯酸分散体和羟基聚氨酯分散体构成的成膜树脂，B组分包含作为固化剂的水分散型脂肪族多异氰酸酯，所述的A组分成膜树脂中羟基聚氨酯分散体与羟基丙烯酸分散体的质量比为2-20∶100，优选3-15∶100，B组分的固化剂的NCO基团与A组分中的成膜树脂的OH基团的当量比为NCO/OH＝1.5-2∶1，优选1.5-1.7∶1。

所述的羟基丙烯酸分散体是由至少含有两种非官能性(甲基)丙烯酸酯单体，一种含羟基的(甲基)丙烯酸酯单体和一种(甲基)丙烯酸单体经过自由基聚合反应得到的聚合物经中和剂高速剪切分散在水中制得的；其中所述的非官能性(甲基)丙烯酸酯单体至少包括以下单体中的两种：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔丁(甲基)丙烯酸异冰片酯，用量为反应单体总量的50-80wt％；

所述的含羟基(甲基)丙烯酸酯单体至少包含以下单体中的一种：甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯，用量为反应单体总量的19-40wt％；

所述的(甲基)丙烯酸单体至少包含以下单体中的一种：甲基丙烯酸、丙烯酸；用量为反应单体总量的1-10wt％。

所述的羟基丙烯酸分散体的羟基含量为2.7-4.5wt％(基于羟基丙烯酸分散体固含量)，优选范围为3.0-4.0wt％；酸值为8-22mgKOH/g(基于羟基丙烯酸分散体固含量)，优选范围为10-17mgKOH/g；固含为30-60wt％，优选范围为40-50wt％；分子量为6000-10000道尔顿；VOC含量小于9wt％(基于羟基丙烯酸分散体总量)。

所述的羟基聚氨酯分散体为水性脂肪族羟基聚氨酯分散体，其由脂肪族二异氰酸酯与多元醇及含有亲水基团的二元醇发生聚合反应得到的预聚物经中和及高速兼且分散在水中得到，

(1)所述的脂肪族二异氰酸酯，选自HDI、HMDI、IPDI、XDI中的一种或两种或多种；

(2)所述的多元醇可以为聚醚型多元醇，如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃

或者它们的混合物；所用的多元醇也可以为聚酯型多元醇，如聚己二酸类多元醇，聚碳酸酯类多元醇，聚己内酯类多元醇或者它们的混合物。优选聚酯多元醇，分子量为400-5000道尔顿，优选1000-3000道尔顿；