[发明专利]一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂，所述浸润剂包含有效组分和水，所述浸润剂的固含量为5.5％～7.5％；所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、表面活性剂、界面增强剂、抗老化剂、消泡剂、pH值调节剂；各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：硅烷偶联剂5％～28％、成膜剂45％～80％、润滑剂5％～16％、表面活性剂1％～6％、界面增强剂1％～8％、抗老化剂1％～6％、消泡剂1％～5％、pH值调节剂1％～7％；采用该浸润剂生产的玻璃纤维纱线柔软，经过一定张力后分散性好，与聚氨酯树脂浸透快速而且完全，界面相容性好；适用编织工艺，尤其适用于生产风力叶片基材，使用该基材与聚氨酯树脂真空灌注而成的复合材料具有非常好的力学以及抗疲劳性能。

技术领域

本发明涉及玻璃纤维浸润剂技术领域，尤其涉及一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控、配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点，可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体，已成为人们衣、食、住、行以及高新技术领域必不可少的材料之一，其本身已经构成了一个多品种、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯工业体系，这是其它树脂所不具备的。随着人们对聚氨酯成型技术的掌握和在控制其反应性以延长其适用期方面的进步，聚氨酯已进入长期由不饱和聚酯和乙烯基酯树脂主宰的复合材料领域，这其中便包括真空灌注风力发电叶片领域。

与风力叶片领域常用的环氧树脂体系相比，聚氨酯树脂体系强度更高，综合力学性能提高10％以上，部分性能指标提高30％，为优化叶片设计提供了可能。聚氨酯树脂和玻璃纤维有非常好的浸润性和界面结合力，其基体(浇注体)力学性能和玻璃纤维复合材料(FRP)力学性能均较环氧体系更为优越。同时，聚氨酯树脂粘度低、流动性能好，因而能提高灌注速度，缩短灌注时间，而且对PVC等泡沫材料更友好，避免了芯材过热变色等缺陷。另外聚氨酯树脂固化时间也更短，且不需要后固化，这也进一步缩短了生产周期。通过提高叶片生产效率、缩短生产工时、降低能耗和模具的费用，聚氨酯树脂为制造企业大大节省了生产成本。

因为聚氨酯真空灌注有以上的优势，市场发展潜力大。随着环氧树脂的上涨，聚氨酯树脂拥有非常明显的价格优势，行业专家们都预计聚氨酯叶片时代即将到来。目前市场上聚氨酯真空灌注工艺尚在起步阶段，2019年，科思创推出了风电专用的聚氨酯树脂和成套灌注设备，并在叶片生产厂商时代新材制备了一些样机但并未完全成功，主要是由于没有合适的聚氨酯专用玻璃纤维能够满足风力叶片行业的要求。下游整机商迫切希望各玻璃纤维生产商能够推出聚氨酯风电纱的专门解决方案。因而，设计一款能够适合于聚氨酯风力叶片用的玻璃纤维对于整个风电行业的发展具有明显的促进作用，同时，对于新型复合材料前沿领域研究和推进有着明显的意义和深远的影响。

发明内容

本发明旨在提供一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂及其制备方法和应用，采用该浸润剂生产的玻璃纤维纱线柔软，经过一定张力后分散性好，在聚氨酯树脂中浸透快速而且完全，界面相容性好，非常适用于编织工艺，尤其适用于增强生产风力叶片基材，使用该基材与聚氨酯树脂真空灌注而成的复合材料具有非常好的力学及抗疲劳性能。

根据本发明的一个方面，提供一种聚氨酯风力叶片用玻璃纤维浸润剂，所述浸润剂含有有效组分和水；所述浸润剂的固含量为5.5～7.5％。所述有效组分包含硅烷偶联剂、成膜剂、润滑剂、表面活性剂、界面增强剂、抗老化剂、消泡剂和pH值调节剂；所述各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：

其中，所述硅烷偶联剂为第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂的混合物，所述第一硅烷偶联剂选用氨基硅烷偶联剂；所述第二硅烷偶联剂选用异氰酸酯基硅烷偶联剂。

进一步，所述各有效组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比表示如下：