风机叶片防冰涂层以及风机叶片制造技术

本发明专利技术提供了一种高耐候的风机叶片防冰涂层以及具有该防冰涂层的风机叶片，通过融雪剂的融雪效果配合高分子疏水组分的疏水效果，能够在普通温度环境下提升防冰涂层的防冰效果，在超低温环境中融雪剂失效的情况下也能具有疏水防冰效果，从而能够提供更稳定的抗冰粘附效果；其次，疏水改性的聚硅氧烷具有高键能的Si

【技术实现步骤摘要】
风机叶片防冰涂层以及风机叶片


[0001]本专利技术涉及防冰
，具体为一种高耐候的风机叶片防冰涂层以及风机叶片。

技术介绍

[0002]覆冰结霜现象给人们的生产和生活带来极大的不便，并且会造成巨大的经济损失，特别是对于一些需要在寒冷环境下运行的设备，例如风力发电的叶片，船体和飞机的涡轮机叶片，一旦正在运行的设备表面有冰层粘附就会导致这些设备自重急剧增加、运行时的重心偏移、周围的流场改变，极大的影响了设备的正常运转，甚至可能导致设备损坏而引发严重的后果。
[0003]为了解决设备的结冰或结霜问题，现有技术中提出了许多的主动除冰策略，包括加热除冰、机械除冰、超声波除冰等。其中，加热除冰分为电热除冰和光热除冰，电热除冰虽然能够持续地加热除冰，但是耗能大，光热转换机构则受环境影响较大，除冰效果不够稳定。
[0004]对此，现有技术中还提出了具有超疏水性能的表面涂层材料，超疏水涂层的能够通过疏水的化学组成以及物理结构实现疏水除冰，其中，采用表面涂层材料则利用材料本身的疏水、润滑等性质，实现对设备表面除冰、抗粘附、防霜的效果，相较于表面加热结构具有成本低、耗能小、实现难度低等特点。然而，超疏水结构、注入润滑剂的材料等表面涂层材料的功能较为单一，均采用了降低物体表面的冰粘附性的方式抑制物体的表面冰晶的粘附生长，而对已经结冰的表面效果不佳。
[0005]对此，专利CN107298906A中还提出了将融雪剂与高分子材料复合形成具有超疏水表面结构的防护涂层，但是融雪剂融雪过程中析出的氯离子、硫酸根离子等，会造成物体表面的腐蚀，并且，对于在一些大风环境、寒冷环境下工作的物体，融雪剂的加入容易造成高分子有机涂层的强度不足，导致涂层损坏，特别是对于难以更换且对表面强度要求极高的物体，例如风机叶片，叶片表面的腐蚀和损坏难以维修且具有极大的安全风险。进一步地，损坏或腐蚀的表面还会影响超疏水结构的效果，甚至破坏表面的超疏水结构使得该防冰涂层丧失防冰效果。

技术实现思路

[0006]针对以上问题，本专利技术提供了一种高耐候的风机叶片防冰涂层以及具有该防冰涂层的风机叶片，能够抑制融雪剂对物体表面的腐蚀，同时提升防冰涂层的疏水性，从而在一些恶劣的环境下提供更加稳定的防冰效果。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种高耐候的风机叶片防冰涂层，包括由融雪组分和高分子疏水组分复合形成的表面层，融雪组分包含融雪剂；高分子疏水组分包含由疏水改性聚硅氧烷和纳米二氧化硅复合形成的疏水材料。
[0008]根据该技术方案，融雪组分与高分子疏水组分复合形成的表面层能够有效地抑制
表面的成核生长，并且被融雪剂持续融化的冰水会在涂层表面形成润滑层，能够与高分子疏水组分配合，降低防冰涂层的表面粘附性，配合高分子疏水组分的疏水效果，能够在普通温度环境提供更好的疏水融冰效果，在超低温环境中(融雪剂失效)，也能够提供较高的疏水防冰效果。从而可以实现对低温结冰环境的高耐候性。
[0009]其次，疏水改性的聚硅氧烷具有高键能的Si
‑
O键，结构稳定，具有很高的室外耐候性，特别是聚硅氧烷的防腐性能，能够更好的抑制融雪剂对物体表面的腐蚀，进一步地利用纳米二氧化硅掺杂补强，纳米二氧化硅能够与聚硅氧烷形成交联的Si
‑
O网络，增强防冰涂层的强度，同时将融雪剂稳定地分散于Si
‑
O网络中，从而能够提高防冰涂层的强度以及防腐性能，具有极高的环境耐候性。
[0010]作为本专利技术优选的技术方案，融雪组分包含碱金属或碱土金属类融雪剂。
[0011]根据该技术方案，碱金属和碱土金属类融雪剂为市售的常见融雪剂，成本低易获得。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，融雪剂与疏水改性聚硅氧烷的质量比例为0.05
‑
0.20。
[0013]根据该技术方案，融雪剂的质量分数过低会导致防冰涂层的融冰效率低，过高则会影响防冰涂层的强度以及对物体表面造成较大的腐蚀，因此融雪剂与疏水改性聚硅氧烷的质量比例控制在0.05
‑
0.20的范围内能够兼顾防冰涂层融冰效果和结构强度。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，纳米二氧化硅与疏水改性聚硅氧烷的质量比例为0.15
‑
0.30。
[0015]根据该技术方案，纳米二氧化硅与聚硅氧烷之间具有较强的相互作用，从而形成稳定的网络结构，但过多的纳米二氧化硅一方面容易影响材料的透明度，并且还容易自身复合影响材料的强度，因此将纳米二氧化硅与疏水改性聚硅氧烷的质量比例控制在0.15
‑
0.30的范围内能够使得防冰涂层具有更高的强度。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，疏水改性聚硅氧烷上具有多个硅氢键。
[0017]根据该技术方案，具有硅氢键的聚硅氧烷能够进一步与纳米二氧化硅通过氢键联结，从而进一步增强疏水组分的网路结构，提高防冰涂层的强度，另外，硅氢键在固化后会分解，放出氢气，从而在涂层表面形成微孔，从而使得防冰涂层具有超疏水特性，从物理结构上提升了聚硅氧烷的疏水性。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，疏水改性聚硅氧烷是氟碳化合物接枝聚硅氧烷。
[0019]根据该技术方案，氟碳化合物作为常见的疏水基团，通过氟碳化合物对聚硅氧烷进行接枝接枝能够从化学组成方面提高聚硅氧烷的疏水性。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，表面层为融雪组分和高分子疏水组分在有机溶剂中混合分散、喷涂、固化后得到的。
[0021]根据该技术方案，混合分散有利于融雪组分和高分子疏水组分之间的分散均匀，融雪组分能够均匀地分布于高分子疏水组分的网络结构中，而喷涂后的固化则可以增加涂层强度，使得涂层牢牢地黏附于物体表面。
[0022]作为本专利技术优选的技术方案，固化的温度大于100℃。
[0023]根据该技术方案，大于100℃的固化温度能够使得硅氢键分解形成微孔，提升防冰涂层的疏水性能。
[0024]本专利技术的第二方面还提供了一种风机叶片，该风机叶片设置有上述任一个或多个组合的技术方案中的防冰涂层。
附图说明
[0025]图1是本实施方式中的防冰涂层的静水接触角。
[0026]图2是本实施方式中的不同防冰涂层在
‑
10℃下冰块融化时间的关系图。
[0027]图3是本实施方式中的不同的防冰涂层的冰块滑动角与温度的关系的折线图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]术语说明
[0030]需要说明的是，术语“超疏水结构”指的是防冰涂层表面的微柱或微孔纳米结构，具体而言，微柱或微孔纳米结构阵列以与荷叶表面相似的结构与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐候的风机叶片防冰涂层，其特征在于，包括由融雪组分和高分子疏水组分复合形成的表面层，所述融雪组分包含融雪剂；所述高分子疏水组分包含由疏水改性聚硅氧烷和纳米二氧化硅复合形成的疏水材料。2.如权利要求1所述的防冰涂层，其特征在于，所述融雪组分包含碱金属或碱土金属类融雪剂。3.如权利要求2所述的防冰涂层，其特征在于，所述融雪剂与所述疏水改性聚硅氧烷的质量比例为0.05
‑
0.20。4.如权利要求1所述的防冰涂层，其特征在于，所述纳米二氧化硅与所述疏水改性聚硅氧烷的质量比例为0.15
...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺志远，程蕊，张洁，高冲，
申请(专利权)人：中科融志国际科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：