□ 张 静，崔利娟
(海洋化工研究院有限公司，海洋涂料国家重点实验室，山东青岛 266071)
从表5的结果可知，从耐磨性来看，微粉化蜡可以提高涂层的抗摩擦、抗划伤性能，而且本试验添加了聚四氟乙烯微粉化蜡后涂层的耐磨性能得到明显的改善，选择了云母粉和微粉化蜡作为防腐耐磨颜料。
0 前言
近年来风能的开发备受瞩目，但我国风能市场的核心技术主要掌握在国外大型风电企业手中，欧美等国外的风机叶片应用环境与国内的有较大不同，在中国西部主要风场建设的地方，每年沙尘天较多、沙尘密度大、颗粒粗，对叶片的磨损、冲击十分严重，国外的风机叶片涂料在中国已经出现了水土不服的现象。然而目前，国内的风机叶片涂料还存在一些问题：
(1)溶剂型聚氨酯涂料体系的涂膜具有较好的耐老化性能，但涂膜硬度高、刚性强，经风沙撞击后容易损伤脱落，对底材失去保护作用。
(2)聚天门冬氨酸酯涂料虽然为环保型高固体分涂料[3]，但是成本较高，而且涂料的均匀性不易控制。
(3)水性涂料也为环保型涂料，但是成本较高，而且涂膜较脆，面漆在叶片搬运过程中易出现刮擦问题。
本文通过筛选找出合适的树脂体系、颜基比、耐磨颜料，使涂料在具有极好的耐候、耐磨性的同时还具有优异的柔韧性，解决涂料在叶片高速运转时产生的形变问题。
1 试验部分
1.1 试验用仪器设备
电子天平BS2000S，北京赛多利斯仪器公司；砂磨分散多用机JDF-400，上海现代环境工程技术研究所；锥形磨QZM，天津中环试验仪器厂；盐雾腐蚀实验箱Q-FOG_CCT1100，美国Q-Panel公司；电子拉力机WDW-20，上海华龙测试仪器厂；涂膜测厚仪MINITEST600，德国EPK公司；漆膜涂布器，英国R.K.Print coat instruments公司。
1.2 主要原材料
(1)树脂：670/BA、680/BA、TSR-175、1007、2460A；
(2)固化剂：N3375、N3390；
(3)钛白粉，工业级；炭黑，工业级；云母粉，工业级；微粉化蜡，工业级；膨润土，工业级；环烷酸锌，工业级；环烷酸铜；二月桂酸二丁基锡，工业级；环烷酸钴，工业级；二甲苯，工业级；醋酸丁酯，工业级。
1.3 涂料配方
聚酯聚氨酯风机叶片涂料的配方如表1所示。
1.4 制备工艺
将一部分聚酯树脂用混合溶剂溶解，加入分散剂、消泡剂、流平剂、颜填料，高速预分散后，采用砂磨机对涂料颜料浆研磨，底漆细度达到50 μm以下，面漆细度达到35 μm以下，出料，调入余量聚酯树脂、羟基丙烯酸树脂、触变剂、消光粉、紫外光吸收剂等组分，用高速搅拌机混合均匀，用120目的铜网过滤，进行包装。
1.5 性能检测
将漆浆和固化剂按配方量加入容器中，搅拌混合均匀，静置15 min左右，刷涂在按国标制备的样板上，室温干燥后，进行性能测试。性能检测结果见表2。
2 结果与讨论
2.1 树脂的筛选
以常用的聚氨酯固化剂N3375为固化剂，对羟基聚酯树脂(680/BA、sovermol 1007、TSR-175)、有机硅聚氨酯树脂(TSR-175)、羟基丙烯酸树脂(2460A)从黏度、附着力、柔韧性、冲击强度、铅笔硬度等方面进行了比较，结果如表3所示。
从试验结果可以看出，1007树脂由于较少苯环存在，羟基的活性降低，所以干燥时间长，而且和底漆的附着力不佳。2460A是丙烯酸聚氨酯树脂，干燥速度快，但是硬度较大。TSR-175由于是有机硅改性的树脂，柔韧性不好。680/BA树脂和底漆的附着力好，柔韧性和硬度都比较合适，但是干燥时间稍微有些长。通过比较，终选择680/BA为底漆和面漆的基体树脂，为了改善涂料的固化时间，加入少量的快干树脂缩短树脂的固化时间。
2.2 催化剂的筛选
催化剂对聚氨酯涂料的反应影响很大，在生产聚氨酯涂料时，对催化剂的研究很重要。一般重金属离子都能在异氰酸酯与活性氢化合物反应时起催化作用。选择了环烷酸铜、环烷酸锌、环烷酸钴、二月桂酸二丁基锡等催化剂进行比较，检测干燥时间以及涂膜的各种性能，结果如表4所示。
从表4的试验对比结果来看，不同催化剂的干燥速度为：二月桂酸二丁基锡＞环烷酸铜＞环烷酸锌＞环烷酸钴。其中，二月桂酸二丁基锡的干燥速度快，加入量为万分之几就可以使涂料在很短的时间内干燥，但是二月桂酸二丁基锡对涂料的耐候性有较大的影响，失光率较高，而且，从测试结果上可以看出，涂膜的附着力不是很好。环烷酸钴的干燥时间过长，而环烷酸铜的干燥时间虽短，但是由于环烷酸铜的催化活性大，聚氨酯的反应比较快，涂膜在干燥的过程中较容易起泡。用环烷酸锌作催化剂，反应时间适中，涂膜的各种性能比较好，终确定环烷酸锌作催化剂，经过大量的试验证明，环烷酸锌的含量在0.3%(质量分数)时效果佳。
2.3 耐磨颜料的筛选
风机叶片的使用环境比较恶劣，由于经常会受到风沙等的袭击，对耐磨性的要求比较高，所以风机叶片涂料颜填料要具有很好的耐磨性能。考虑到风机叶片涂料颜色的特定要求，选择了一些研磨后不易发黑的白色防锈耐磨颜料。以选定的聚酯基料树脂与多异氰酸酯固化剂为涂料基本体系，选择三聚磷酸铝、磷酸锌、改性二氧化钛、云母粉、微粉化蜡等防锈耐磨颜料进行配方试验，结果如表5所示。
从表5的结果可知，从耐磨性来看，微粉化蜡可以提高涂层的抗摩擦、抗划伤性能，而且本试验添加了聚四氟乙烯微粉化蜡后涂层的耐磨性能得到明显的改善，选择了云母粉和微粉化蜡作为防腐耐磨颜料。
2.4 不同颜基比对涂料性能的影响
颜基比对涂料的性能有很大的影响，分别考察了不同颜基比对面漆性能影响结果，如表6所示。
从表6中可以看出，涂料的颜基比过大时，会影响涂料的耐候性能，且涂料的柔韧性、耐冲击性能也会有所下降，因此，在综合涂料的耐盐雾、耐人工加速老化等各项性能后，终确定面漆的颜基比为1.5/1。
2.5 助剂对涂料性能的影响
涂料要有良好的开罐性能、加工性能、施工性能，需在涂料中添加流平剂、消泡剂、润湿分散剂等涂料助剂，通过对多种助剂的筛选，用润湿分散剂来提高颜料的分散性能，用消泡剂达到该涂料体系良好的消泡效果，且不影响涂料的复涂性，用有机膨润土来提高涂层的抗流挂性能。为了防止风机叶片受到飞鸟的撞击，面漆必须为哑光，通过试验，消光粉加入量为6%时光泽度在20%以下，可以满足哑光的要求。同时，风机叶片受到强烈日光的照射，面漆要具有良好的抗老化性能，加入紫外光吸收剂，提高面漆的抗老化性能。
3 结语
使用聚酯多元醇树脂680和少量快干树脂作为基体树脂，以多异氰酸酯N3375为固化剂，采用云母粉、微粉化蜡等防锈耐磨颜料，加入流平剂、消泡剂、润湿分散剂、触变剂、消光粉、紫外光吸收剂等助剂，制得的风机叶片涂料具有优异的防磨性、防腐性、耐候性以及柔韧性，适合风机叶片等玻璃钢复合材料的使用。
