一种防冰涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种防冰涂层及其制备方法和应用，属于防除冰技术领域。本发明专利技术将刚性高强度树脂前驱体与有机硅树脂前驱体混合，得到混合液；将所述混合液、刚性高强度树脂固化剂、有机硅树脂固化剂和催化剂混合，得到分散液；在基底表面涂覆所述分散液后进行交联固化，得到所述防冰涂层。本发明专利技术中，刚性高强度树脂前驱体经过固化后形成刚性高强度树脂，有机硅树脂前驱体经过固化后，形成有机硅树脂，刚性高强度树脂和有机硅树脂经过交联，刚性高强度树脂与有机硅树脂形成了互穿聚合物网络，制得的防冰涂层可调节表面的弹性模量并具备较好的强度，可长时间保持界面的防冰性能，满足风力发电叶片防冰需求。发电叶片防冰需求。发电叶片防冰需求。

【技术实现步骤摘要】
一种防冰涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及防除冰
，尤其涉及一种防冰涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]防除冰技术目前已经引起了多领域的重视。由于风电机组长期暴露在自然环境中，受环境和气候的影响很大，其中叶片覆冰是影响机组安全和发电量的最主要因素。叶片覆冰会导致叶片翼型的改变，影响机组出力，严重时会导致机组停机并产生较大的功率曲线偏差，造成发电量损耗，并会影响叶轮的平衡，导致叶片及传动部件载荷不均匀，影响机组的使用寿命和运行安全。此外，由于风机旋转导致覆冰的脱离会危害周围人口和财产的安全。因此，针对风力发电机进行防除冰是十分紧迫而又必要的。
[0003]相比于传统防冰方式，即热气/电热防冰，涂层防冰具有极其优异的防冰的效果，且无需能源消耗，节能环保，受到了研究人员的关注。涂层防冰摆脱了能量和系统的约束，被认为是新一代防冰系统最重要的组成部分之一。
[0004]超疏水表面和润滑剂注入表面是最典型的被动防冰表面，它们分别依赖于荷叶启发的固体
‑
空气界面和猪笼草启发的固体/液体界面。较差的耐久性使这些表面难以在恶劣的外部环境中长时间保持功能，特别是在高速、高压或高剪切条件下。而软弹性表面作为一种新开发的防冰策略，可促进界面断裂产生，导致冰分离，实现低冰粘附强度，可用于大面积防冰和除冰。但其在恶劣环境中的应用受到超低弹性模量导致的机械鲁棒性恶化的限制。界面裂纹促进脱冰界面要达到超低冰附着力并保持较强的机械坚固性仍然是一个挑战。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种防冰涂层及其制备方法和应用。本专利技术制得的防冰涂层可调节表面的弹性模量并具备较好的强度，可长时间保持界面的防冰性能，满足风力发电叶片防冰需求。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种防冰涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将刚性高强度树脂前驱体与有机硅树脂前驱体混合，得到混合液；
[0009]将所述混合液、刚性高强度树脂固化剂、有机硅树脂固化剂和催化剂混合，得到分散液；
[0010]在基底表面涂覆所述分散液后进行交联固化，得到所述防冰涂层。
[0011]优选地，所述刚性高强度树脂前驱体包括聚氨酯、环氧树脂、氟硅树脂、丙烯酸树脂和聚脲树脂中的一种或多种。
[0012]优选地，所述混合液中刚性高强度树脂前驱体的质量分数为0～100％，且所述刚性高强度树脂前驱体的质量分数不为100％，也不为0。
[0013]优选地，所述有机硅树脂前驱体包括羟基硅油、氨基硅油、双乙烯基封端硅油和聚
二甲基硅氧烷中的一种或多种。
[0014]优选地，所述刚性高强度树脂固化剂包括聚醚胺、聚酰胺、六氟磷酸胺和异氰酸酯中的一种或多种。
[0015]优选地，所述刚性高强度树脂固化剂的质量为刚性高强度树脂前驱体质量的5％～50％。
[0016]优选地，所述有机硅树脂固化剂包括正硅酸乙酯、硅酸四丁酯、钛酸四丁酯和钛酸乙酯中的一种或多种。
[0017]优选地，所述有机硅树脂固化剂的质量为有机硅树脂前驱体质量的5％～30％。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的防冰涂层，包括刚性高强度树脂与有机硅树脂形成的互穿聚合物网络。
[0019]本专利技术还提供了上述技术方案所述的防冰涂层在风力发电用防冰领域中的应用。
[0020]本专利技术提供了一种防冰涂层的制备方法，包括以下步骤：将刚性高强度树脂前驱体与有机硅树脂前驱体混合，得到混合液；将所述混合液、刚性高强度树脂固化剂、有机硅树脂固化剂和催化剂混合，得到分散液；在基底表面涂覆所述分散液后进行交联固化，得到所述防冰涂层。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0022]本专利技术中，刚性高强度树脂前驱体经过固化后形成刚性高强度树脂，有机硅树脂前驱体经过固化后，形成有机硅树脂，刚性高强度树脂和有机硅树脂经过交联，刚性高强度树脂与有机硅树脂形成了互穿聚合物网络，制得的防冰涂层可调节表面的弹性模量并具备较好的强度，可长时间保持界面的防冰性能，满足风力发电叶片防冰需求。
[0023]且本专利技术的制备方法简便，可大面积制备，可根据需求设计不同弹性模量的防冰表面，表面具备极好的强度，与基底粘附力强；原料简单，制备成本低，具备经济性与环保性(不需添加溶剂)。
[0024]实施例的数据表明，本专利技术制得的防冰涂层具有极高的机械强度，具有极强的拒液性能和极强的防冰性能。
附图说明
[0025]图1为实施例和对比例制得的风力发电用防冰涂层的实物图；
[0026]图2为实施例和对比例制得的风力发电用防冰涂层结构示意图；
[0027]图3为实施例和对比例制得的风力发电用防冰涂层冰粘附力数据；
[0028]图4为实施例和对比例制得的风力发电用防冰涂层叶片动态环境下积冰状况；
[0029]图5为实施例和对比例制得的风力发电用防冰涂层叶片动态环境下积冰情况；
[0030]图6为实施例和对比例制得的风力发电用防冰涂层叶片抗积冰状况，其中
①
为实施例1，
②
为实施例2，
③
为对比例1。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供了一种防冰涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0032]将刚性高强度树脂前驱体与有机硅树脂前驱体混合，得到混合液；
[0033]将所述混合液、刚性高强度树脂固化剂、有机硅树脂固化剂和催化剂混合，得到分
散液；
[0034]在基底表面涂覆所述分散液后进行交联固化，得到所述防冰涂层。
[0035]在本专利技术中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
[0036]本专利技术将刚性高强度树脂前驱体与有机硅树脂前驱体混合，得到混合液。
[0037]在本专利技术中，所述刚性高强度树脂前驱体优选包括聚氨酯、环氧树脂、氟硅树脂、丙烯酸树脂和聚脲树脂中的一种或多种。
[0038]在本专利技术中，所述混合液中刚性高强度树脂前驱体的质量分数优选为0～100％，且所述刚性高强度树脂前驱体的质量分数不为100％，也不为0，更优选为25～50％。
[0039]在本专利技术中，所述有机硅树脂前驱体优选包括羟基硅油、氨基硅油、双乙烯基封端硅油和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
[0040]在本专利技术中，所述混合优选依次包括以下步骤：将所述刚性高强度树脂前驱体与有机硅树脂前驱体充分混合、机械搅拌、超声分散脱泡，直至溶液澄清。本专利技术对所述充分混合、机械搅拌、超声分散脱泡的具体参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
[0041]得到混合液后，本专利技术将所述混合液、刚性高强度树脂固化剂、有机硅树脂固化剂和催化剂混合，得到分散液。
[0042]本专利技术优选向所述混合液中加入所述刚性高强度树脂与有机硅树脂固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防冰涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将刚性高强度树脂前驱体与有机硅树脂前驱体混合，得到混合液；将所述混合液、刚性高强度树脂固化剂、有机硅树脂固化剂和催化剂混合，得到分散液；在基底表面涂覆所述分散液后进行交联固化，得到所述防冰涂层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述刚性高强度树脂前驱体包括聚氨酯、环氧树脂、氟硅树脂、丙烯酸树脂和聚脲树脂中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中刚性高强度树脂前驱体的质量分数为0～100％，且所述刚性高强度树脂前驱体的质量分数不为100％，也不为0。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅树脂前驱体包括羟基硅油、氨基硅油、双乙烯基封端硅油和聚二甲基硅氧烷中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华伟，刘晓林，王泽林澜，赵泽辉，陈憬唐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：