低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料的制作方法

低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料的制作方法

低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料的制作方法专利名称:低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料的制作方法技术领域:本创造涉及一种低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,与不饱和树脂、环氧树脂材料对比,具有密度低、拉伸剪切强度高、耐温低、耐腐蚀,适用于风力发电中风轮叶片及工程结构材料的制作。

背景技术:目前,风力发电所采纳的风轮叶片,基本上以不饱和树脂、环氧树脂为材料制作,存在着叶片密度大、效率低,特殊是在低温环境下机械强度明显降低。

为了提高风力发电的效率,一种低密度、耐低温、强度高的新材料急需产生。

创造内容为了解决现有技术存在的问题,本创造供应一种双组分浇注反应成型的低密度、高强度、耐候性好的纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料。

本创造所要解决的另一技术问题在于供应上述低密度高强度纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料的制备方法。

本创造所要解决的再一技术问题在于供应上述低密度高强度纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料的用途。

本创造解决上述问题所实行的技术方案是利用无机纳米材料的几何结构特征,层状微孔渗透性,对有机分子的吸附性,表面性及体积性,与玻璃纤维或火山岩纤维的连续增加性相结合,作为增加材料,与聚氨酯构成高强度、低密度、耐温低的结构材料。

一种低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,为双组分复合材料,包括组分和组分,按重量份计包括,;组分聚二苯基甲烷二异***酸酯聚、甲苯二异***酸酯、多苯基甲烷二异***酸酯、邻联甲苯二异***酸酯、多亚***多苯基异***酸酯或异***酸酯预聚体;除纤维增加材料的组分和组分的重量比为:=:。

详细的,组分中,聚酯多元醇的用量可以为20,25,30,35,40,45或50重量份;聚醚多元醇的用量可以为10,20,30,40,50或60重量份;植物油的用量可以为10,12,15,18,20,22或25重量份;无机纳米材料的用量可以为10,12,14,16,18或20重量份;,,,,0,3,,;,,,,,,;纤维增加材料可以为10,15,20,25或30重量份;组分中,聚二苯基甲垸二异***酸酯、甲苯二异***酸酯、多苯基甲烷二异***酸酯、邻联甲苯二异***酸酯、多亚***多苯基异***酸酯或异***酸酯预聚体的用量可以为50150重量份,详细可以为50,60,70,80,90,100,110,120,130,140或150重量份;,,,,,1,,,,:1。

在上述方案的基础上,组分中,所述的聚酯多元醇或聚醚多元醇为端羟基多元醇,为多官能度。

所述的聚酯多元醇的羟值在50500,官能度为23;所述的聚醚多元醇的羟值在100900,官能度为25。

所述的植物油为自然 蓖麻油、改性蓖麻油中的一种。

所述的无机纳米材料为蒙脱土纳米级超细材料,其粒径为30。

所述的催化剂为***类催化剂包括三亚乙基二***、四***亚垸基二***、二***环己***,金属类催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、硫醇二丁锡、二醋酸二丁基锡中的一种或其组合。

所述的抗氧化剂为四亚***3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸甲酯、三甘醇双-[3-3-叔丁基-4-羟基-5-***苯基丙酸酯]、2,6-二叔丁基-4-***苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或其组合。

所述的纤维增加材料为玻璃纤维和或火山岩纤维。

组分中,所述的异***酸酯预聚体,按重量份计包括,端羟基多元醇2070植物油520二苯基甲烷二异***酸酯2080,端羟基多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇,官能度为23;植物油为自然 蓖麻油、改性蓖麻油中的一种;所述的二苯基甲垸二异***酸酯为4,4-二苯基甲烷二异***酸酯、2,4-二苯基甲烷二异***酸酯、2,2-二苯基甲烷二异***酸酯、邻甲苯二异***酸酯中的一种或其组合,。

详细的,端羟基多元醇的用量可以为20,25,30,35,40,45,50,55,60,65或70重量份;植物油的用量可以为5,8,10,12,15或20重量份;二异***酸酯的用量可以为20,30,40,50,60,70或80重量份。

所述的组分异***酸酯预聚体由端羟基多元醇,植物油,与二苯基甲烷二异***酸酯反应制成。

制备方法为将端羟基多元醇,植物油置于反应器中,加入二苯基甲垸二异***酸酯,搅拌加温至70120,,至反应完全。

本创造低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料的制备方法是1、除纤维增加材料的组分的制备按上述配方称取各个组分,放入搅拌器中,然后加入聚酯多元醇、聚醚多元醇、植物油、无机纳米材料、催化剂、抗氧化剂,搅拌混合12小时,制成组分;2、组分异***酸酯预聚体的制备将端羟基多元醇,植物油,置于反应器中,搅拌加温至70120,加入二苯基甲烷二异***,至反应完全,冷却至常温,制成组分;如组分选用聚二苯基甲烷二异***酸酯、甲苯二异***酸酯、多苯基甲烷二异***酸酯、邻联甲苯二异***酸酯或多亚***多苯基异***酸酯,则无需特别制备,购买即可;3、浇注成型将纤维增加材料,玻璃纤维和或火山岩纤维放置于模具内,后将上述制备的组分与组分异***酸酯预聚体按重量比:=:、,交联反应得到本创造的高强度纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料。

针对上述的低密度高强度纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料的用途,用于风力发电中风轮叶片及铁路、桥梁工程结构材料。

本创造为反应型双组分高强度纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料,反应成型速度快,应用时利用反应注射成型机械设备进行浇注;与现有不饱和树脂,环氧树脂风力叶轮片复合材料对比,具有密度低、拉伸、剪切、强度高,耐低温、耐腐蚀等特别性能,适用于风力发电中风轮叶片及铁路,桥梁等工程结构材料的应用。

本创造的有益效果是1、本创造利用无机纳米材料、玻璃纤维之类相结合作为增加材料,使成型的叶片力学强度得到显著提高;2、叶片的密度降低,风力的利用效率得到提高;3、有机树脂的用量削减,成本降低;4、利用聚氨酯材料耐温低的特性,使用温度降低,适用在-50120的环境中使用;5、树脂不含任何有机溶剂,苯酚等有害物质,无害无毒,对环境无污染;6、固化速度快,生产效率高,无需加热固化,节能。

详细实施方式一种低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,为双组分复合材料,包括组分和组分,按重量份计包括,组分聚酯多元醇聚醚多元醇植物油无机纳米材料催化剂抗氧化剂纤维增加材料组分聚二苯基甲烷***酸酯、邻联甲苯酯预聚体除纤维增加材料的组分与组分的重量比:=:。

组份中选用异***酸酯预聚体,按重量份计包括,端羟基多元醇2070植物油520二苯基甲垸二异***酸酯2080,端羟基多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇,官能度为23;植物油为自然 蓖麻油、改性蓖麻油中的一种;二苯基甲烷二异***酸酯为4,4,-二苯基甲垸二异***酸酯、2,4-二苯基甲垸二异***酸酯、2,2,-二苯基甲烷二异***酸酯、邻甲苯二异***酸酯。

;二异***酸酯、甲苯二异***酸酯、多苯基甲垸二异二异***酸酯、多亚***多苯基异***酸酯或异***酸实施例11、除纤维增加材料的组分的制备取聚酯多元醇20重量份,聚醚多元醇40重量份,蓖麻油10重量份,无机纳米材料10重量份,,、量份,放入搅拌器中,搅拌混合12小时;2、组分异***酸酯预聚体的制备将端羟基多元醇35重量份,蓖麻油15重量份加入反应器中,加入二苯基甲烷二异***酸酯70重量份搅拌加温至70120,保温搅拌反应12小时,至反应完全,冷却至常温;3、浇注成型将玻璃纤维20重量份放置于模具内,后将上述制备的组分与组分异***酸酯预聚体按重量比:二:,交联反应得到本创造的低密度高强度纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料。

实施例21、除纤维增加材料的组分的制备取聚酯型多元醇25重量份,聚醚多元醇35重量份,蓖麻油25重量份,无机纳米材料10重量份,,,放入搅拌器中,搅拌混合12小时。

2、组分异***酸酯预聚体的制备将端羟基多元醇45重量份,蓖麻油20重量份加入反应器中,加入二苯基甲垸二异***酸酯75重量份搅拌加温至70120,保温搅拌反应12小时,至反应完全,冷却至常温。

3、浇注成型将玻璃纤维10重量份放置于模具内,后将上述制备的组分与组分异***酸酯预聚体按重量比:=:,交联反应得到本创造的低密度高强度纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料。

实施例31、除纤维增加材料的组分的制备取聚酯型多元醇22重量份,聚醚多元醇38重量份,蓖麻油19重量份,无机纳米材料9重量份,,、量份,放入搅拌器中,搅拌混合12小时。

2、组分聚二苯基甲垸二异***酸酯3、浇注成型将火山岩纤维15重量份放置于模具内,后将上述制备的组分与组分聚按重量比:=:,交联反应得到本创造的低密度高强度纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料实施例41、除纤维增加材料的组分的制备取聚酯型多元醇25重量份,聚醚多元醇35重量份,蓖麻油25重量份,无机纳米材料10重量份,,,放入搅拌器中,搅拌混合12小时。

2、组分甲苯二异***酸酯3、浇注成型将玻璃纤维18重量份放置于模具内,后将上述制备的组分与组分按重量比:=:,交联反应得到本创造的低密度高强度纳米聚氨酯风力叶轮片复合材料。

权利要求1、一种低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,其特征在于为双组分复合材料,包括组分和组分,按重量份计包括,组分聚酯多元醇20~50聚醚多元醇10~60植物油10~25无机纳米材料10~~~1纤维增加材料10~30;组分聚二苯基甲烷二异***酸酯、甲苯二异***酸酯、多苯基甲烷二异***酸酯、邻联甲苯二异***酸酯、多亚***多苯基异***酸酯或异***酸酯预聚体;除纤维增加材料的组分与组分的重量比为∶=1∶~。

2、依据权利要求1所述的低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,其特征在于所述的聚酯多元醇的羟值在50500,官能度为23。

3、依据权利要求1所述的低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,其特征在于所述的聚醚多元醇的羟值在100900,官能度为25。

4、依据权利要求1所述的低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,其特征在于所述的植物油为自然 蓖麻油、改性蓖麻油中的一种。

5、依据权利要求1所述的低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,其特征在于所述的无机纳米材料为纳米蒙脱土,其粒度在30100。

6、依据权利要求1所述的低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,所述的催化剂为三亚乙基二***、四***亚烷基二***,二***环己***,二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、硫醇二丁锡、二醋酸二丁基锡中的一种或其组合。

7、依据权利要求1所述的低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,其特征在于所述的抗氧化剂为四亚***3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸甲酯、三甘醇双-[3-3-叔丁基-4-羟基-5-***苯基丙酸酯]、2,6-二叔丁基-4-***苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或其组合。

8、依据权利要求1所述的低密度高强度纳米聚氨酯风轮叶片复合材料,其特征在于所述的异***酸酯预聚体,按重量份计包括,端羟基多元醇2070植物油520二苯基甲烷二异***酸酯2080,端羟基多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇,官能度为23;植物油为自然 蓖麻油、改性蓖麻油中的一种;二苯基甲烷二异***酸酯为4,4-二苯基甲垸二异***