本发明涉及一种用于风力叶片、特别是用于风力叶片的侵蚀保护的水基涂覆组合物。本发明还涉及水基涂覆组合物用于涂覆风力叶片、优选地用于在所述风力叶片上提供侵蚀保护顶涂层的用途。本发明还涉及涂覆有根据本发明的涂覆组合物的风力叶片,以及通过在所述风力叶片上施加根据本发明的涂覆组合物来保护风力叶片抵抗侵蚀的方法,以及通过施加根据本发明的涂覆组合物来修复和/或替换风力叶片上的存在的涂层的方法。
背景技术:
1、近年来,风能已经成为电力生产的重要来源,并且对于减少co2排放有显著贡献。风力发电是利用通过风力涡轮机的气流来提供机械动力从而使发电机转动。
2、风力涡轮机典型地具有带有三个叶片、附接到在高的管状塔架的顶部上的机舱的逆风转子。风力涡轮机叶片、或“风力叶片”通常被设计为维持约20至25年。这些叶片经常暴露于恶劣天气,并且被理想地设计成以最少的失效忍耐温度极限、风切变、降水、和/或其他环境危害。在风力叶片上经常观察到由于侵蚀导致的涂层失效。雨、冰雹、冰、uv、吸水以及其他天气条件侵蚀风力叶片的表面。这影响叶片的空气动力并且可能造成严重的损伤。
3、由于对涂层中挥发性有机化合物(voc)的限制增加,因此无溶剂体系作为环境友好的替代物是有利的。
4、各种类型的涂覆组合物被用于风力叶片的保护性涂层中以使侵蚀最小化,其中大多数是溶剂基和/或双组分组合物。wo 2015/161952披露了一种用于风力叶片的双组分水基涂覆组合物,该双组分水基涂覆组合物包含聚合物树脂、聚碳酸酯二醇和包含多异氰酸酯的固化剂的水性分散体。基础组合物的制备包括其中通过将聚碳酸酯二醇乳化成分散体来掺入水性分散体中的工艺步骤。将所得基础组合物与多异氰酸酯固化剂混合,该多异氰酸酯固化剂与聚碳酸酯的羟基反应。
5、cn 108285699披露了一种由水基乳液制备的用于风力叶片的水基纳米涂层。cn102675998披露了一种用于风力叶片的水基氟碳化合物顶涂层,该水基氟碳化合物顶涂层是通过将羟基丙烯酸乳液与水基氟碳化合物乳液混配并用异氰酸酯进行交联来制备。cn102533078披露了一种用于风力叶片的水基双组分聚氨酯涂层,该水基双组分聚氨酯涂层包含羟基丙烯酸分散体和羟基聚氨酯分散体。
6、出于环境和安全原因,对水基涂层的需求日益增加。需要用于风力叶片的新的涂覆组合物,这些涂覆组合物提供良好的环境特征,并且具成本效益并且生产和施加是方便的,且同时提供具有良好性能(包括抗侵蚀性)的涂层。
技术实现思路
1、本发明提供用于风力叶片的水基聚氨酯涂覆组合物。涂覆组合物对于典型地由环氧玻璃纤维增强的塑料层压件制备的风力叶片的侵蚀保护特别有用。
2、因此,在一个方面,本发明涉及水基涂覆组合物用于涂覆风力叶片、优选地用于提供所述风力叶片的侵蚀保护的用途,其中所述涂覆组合物包含
3、a)主要组合物,该主要组合物包含一种或多种脂肪族聚氨酯的水性分散体;其中所述水性分散体的粒度特征在于d50(中位数)值低于1000nm;
4、以及任选地
5、b)次要组合物,该次要组合物包含一种或多种多异氰酸酯;其中
6、当该涂覆组合物包含b)时,则a)中的所述一种或多种水性分散体是基于重量以b)中所述一种或多种多异氰酸酯的量的至少5倍的量存在;
7、当b)不存在时,则该涂覆组合物是单组分组合物。
8、在一个方面,本发明涉及风力叶片,该风力叶片在其外表面的至少一部分上具有由本发明的涂覆组合物制成的涂层、优选地侵蚀保护顶涂层。在优选实施方案中,所述风力叶片是从环氧玻璃纤维增强的塑料层压件制备。
9、附图
10、图1.如实验部分中所描述获得的组合物1、2、3、4、5以及c1、c2和c4的雨水侵蚀实验的v/n曲线。
11、图2.展示抗雨水侵蚀性等级的v/n模拟曲线。
12、对于这两个图:y轴:v[m/s];x轴:log n,[冲击次数/mm2]。
13、图3、4和5.具有不同重量比的聚氨酯分散体:异氰酸酯的涂层的施加(用手机(华为p20 lite)将图片转换为绘图)。如实验部分中所描述施加涂层,其中用编号从上到下指示增加的干膜厚度(μm)。
14、图3:组合物t1,图4:组合物t2,及图5:组合物t3。
1.水基涂覆组合物用于涂覆风力叶片的用途,其中,所述涂覆组合物包含
2.根据权利要求1所述的用途,其中,所述涂覆提供所述风力叶片的侵蚀保护。
3.水基涂覆组合物用于保护风力叶片抵抗侵蚀的用途,其中,所述涂覆组合物包含
4.一种水基涂覆组合物,其用于在风力叶片上提供侵蚀保护顶涂层,其中,所述涂覆组合物包含
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用途或涂覆组合物,其中,所述涂覆组合物是单组分组合物,该单组分组合物包含a)包含一种或多种脂肪族聚氨酯的水性分散体的主要组合物;其中所述水性分散体的粒度特征在于d50(中位数)值低于1000nm。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的用途或涂覆组合物,其中,所述涂覆组合物包含
7.根据权利要求1-4和6中任一项所述的用途或涂覆组合物,其中,a)中的所述一种或多种水性分散体是以b)中所述一种或多种多异氰酸酯的量的至少6倍、比如至少7倍、比如至少8倍的量存在,优选地基于重量以b)中所述一种或多种多异氰酸酯的量的至少9倍或10倍的量存在。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的用途或涂覆组合物,其中,所述水性分散体的粒度特征在于d50(中位数)值低于900nm、比如低于800nm、比如低于700nm、比如低于600nm、优选低于500nm、比如低于400nm或300nm、更优选低于200nm、比如低于100nm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的用途或涂覆组合物,其中,所述水性分散体具有低于10℃、比如低于0℃的玻璃化转变温度(tg);和/或
10.根据权利要求1-9中任一项所述的用途或涂覆组合物,其中,所述主要组合物a)包含
11.根据权利要求1-10中任一项所述的用途或涂覆组合物,其中,所述涂覆组合物进一步包含一种或多种选自填料、颜料和添加剂的另外的组分,这些另外的组分的总量按该涂覆组合物的重量计在30-50%之间、比如在35-45%之间。
12.一种风力叶片,该风力叶片在其外表面的至少一部分上具有由如权利要求1-11中任一项所定义的涂覆组合物制备的一个或多个涂层、优选地侵蚀保护涂层。
13.一种风力叶片,该风力叶片在外表面的至少一部分上具有多层体系,该多层体系包含
14.根据权利要求12-13中任一项所述的风力叶片,其中,所述一个或多个涂层c)构成侵蚀保护顶涂层。
15.一种用于保护风力叶片抵抗侵蚀的方法,该方法包括将如权利要求1-11中任一项所述的涂覆组合物施加到所述风力叶片的外表面的至少一部分上并允许进行膜形成的步骤。
