一种风电塔架筒表面防护用的三层结构自清洁涂层的制作方法

本发明涉及二氧化钛表面改性掺杂与分散，具体为一种风电塔架筒表面防护用的三层结构自清洁涂层。

背景技术：

1、过去的几十年里面，风力发电作为可再生能源之一，已经称为新型电力能源供应的主要来源，我国的风能储备丰富。

2、风电塔是指风能发电的塔柱，它主要用于风能发电机的支撑，并吸收发电机的振动，风力发电塔的结构是由钢板卷制而成的圆锥形筒体，风电塔筒不但要承受机舱、风轮的重量，还要受到各种风况下的动态风载荷作用，使用环境恶劣，不仅受到温度、温度差的影响，而且还受到风沙的侵蚀，因此对风力发电塔的制造要求非常高，风电塔筒通常使用q345钢进行制造和焊接，然而海上风机在运行过程中，不仅要遭受腐蚀介质带来的影响，还要承担自身在运行过程中所受到的各种载荷作用，二者的协同耦合作用下更容易破坏塔筒结构，严重影响机组服役寿命，因此当前风电塔筒一方面外表面腐蚀的现实问题需要迫切解决，另一方面自清洁涂层具有可以使其表面的尘土和污染物在大自然外力的作用下能够自动脱落或被降解，自清洁涂层的特殊性赋予了其在自然条件下无需人力协助的情况下就能维护材料的清洁度，降低了人力与财力的输出，避免了维护过程中的安全隐患；

3、综上所述，二氧化钛(tio2)半导体的效应可以激活材料表面吸附氧和水分，产生活性氢氧自由基(oh)和超氧阴离子自由基(o2-)，从而转化为一种具有安全化学能的活性物质，起到矿化降解环境污染物和抑菌杀菌的作用，纳米二氧化钛(tio2)光催化利用自然光即可催化分解细菌和污染物，具有高催化活性、良好的化学稳定性、无二次污染、无刺激性、安全无毒等特点，且能长期有益于生态自然环境，是最具有开发前景的绿色环保催化剂之一；

4、随着研究的不断进行，目前已有很多关于q345钢应用二氧化钛的表面涂层的研究，例如“一种二氧化钛光催化自清洁涂料、涂层及其制备方法”(公开号cn116925634a)中，作者提供一种二氧化钛光催化自清洁涂料、涂层及其制备方法，此发明在涂料中同时采用硅溶胶和水性聚合物，形成有机无机复合粘结剂，硅溶胶能形成牢固的骨架结构且不会被光催化分解，不仅能使涂层保持较强的自清洁能力，同时还确保了涂层与基底表面的良好结合涂层，使涂层具有强粘附性、牢固性，以及耐久性等优点，但是这些涂层结构单一，虽然具有较好的自清洁效果，但防护性能较差，同时现有的二氧化钛无机颗粒作为填料在有机溶剂中具有一定的团聚倾向，分散问题难以解决，现有的二氧化钛作为填料的掺杂基本存在预改性过程，工艺复杂；

5、因此，有必要提供一种风电塔架筒表面防护用的三层结构自清洁涂层解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风电塔架筒表面防护用的三层结构自清洁涂层，以解决上述背景技术中提出二氧化钛无机颗粒作为填料在有机溶剂中具有一定的团聚倾向的问题，本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风电塔架筒表面防护用的三层结构自清洁涂层，包括底漆、中间漆和面漆，并在面漆中掺杂改性二氧化钛。

3、优选的，所述底漆为环氧富锌，所述中间漆为漆快干环氧云铁，所述面漆为脂肪族聚氨酯，且涂层顺序按照先底漆、再中间漆、最后面漆，所述底漆、中间漆和面漆均在常温下固化，且每层涂漆固化后再进行下一层涂漆。

4、优选的，所述改性二氧化钛的制备方法，其步骤如下；

5、a、先取电解质溶液为40％的乙醇溶液；

6、b、接着将10～15％的改性剂超声溶于乙醇；

7、c、然后将硫酸氧钛溶于去离子水，配置电解液为有机-无机混合体系；

8、d、再以0.2mol/l的硫酸氧钛为钛源，石墨电极作为辅助电极，并在双电极体系下进行电沉积1～3，将电流密度调节为0.3～0.6a/cm2，电解温度设置为25～30℃；

9、e、最后，得到改性二氧化钛产物后刮下清洗150～200℃烘干。

10、优选的，改性剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

11、优选的，所述硅烷偶联剂为kh-550。

12、优选的，按照2～4％的配比将改性二氧化钛加入到脂肪族聚氨酯面漆中。

13、优选的，在封闭容器中对改性二氧化钛和脂肪族聚氨酯面漆的混合体进行搅拌，搅拌速率为300-600r/min，搅拌时间为5～10min。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明，在风电塔架筒表面依次喷涂的环氧富锌底漆、快干环氧云铁中间漆、掺杂了改性二氧化钛的脂肪族聚氨酯面漆，与现有的技术相比，三层漆膜结构涂层的防护和自清洁性能优，还能在户外较恶劣的环境下防止外表面出现腐蚀的问题；

16、2、本发明，在电解的过程中将改性剂添加到制备前驱体的电解液中，使得电解的过程中颗粒表面形成包覆膜，该保护膜能够有效地减少颗粒之间的吸引力，防止颗粒出现团聚和起坨的现象，所添加的改性剂在烘干过程中不易分解，与现有的技术相比，能够使得该改性剂较好的存在于tio2中，从而起到提高分散性的作用，制备具有光催化性能的tio2纳米粒子过程中掺杂改性剂，还能降低了制备工艺；

17、3、本发明，通过改性二氧化钛的脂肪族聚氨酯面漆作为自清洁涂层，有效的提高风电塔架筒表面的尘土和污染物，尤其在大自然外力的作用下能够大大提高尘土和污染物自动脱落或被降解，与现有的技术相比，使脂肪族聚氨酯面漆表面在风电塔架筒表面涂层中大大提高分散性，从而提高涂层的自清洁性能；

18、4、本发明，综上所述，该改性二氧化钛的脂肪族聚氨酯面漆作为自清洁涂层的特殊性，赋予了其在自然条件下无需人力协助的情况下，就能大幅度提高维护风电塔架筒表面的清洁度，因此大大降低了人力与财力的输出，避免了维护过程中产生不必要的安全隐患。

技术特征：

1.一种风塔塔架筒表面防护用的三层结构自清洁涂层，其特征在于：包括底漆、中间漆和面漆，并在面漆中掺杂改性二氧化钛。

2.根据权利要求1所述的一种风塔塔架筒表面防护用的三层结构自清洁涂层，其特征在于：所述底漆为环氧富锌，所述中间漆为漆快干环氧云铁，所述面漆为脂肪族聚氨酯，且涂层顺序按照先底漆、再中间漆、最后面漆，所述底漆、中间漆和面漆均在常温下固化，且每层涂漆固化后再进行下一层涂漆。

3.根据权利要求1所述的改性二氧化钛的制备方法，其特征在于：其步骤如下；

4.根据权利要求3所述的改性的二氧化钛的制备方法，其特征在于：改性剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的改性的二氧化钛的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为kh-550。

6.根据权利要求1-5任一所述的脂肪族聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于：按照2～4％的配比将改性二氧化钛加入到脂肪族聚氨酯面漆中。

7.根据权利要求6所述的脂肪族聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于：在封闭容器中对改性二氧化钛和脂肪族聚氨酯面漆的混合体进行搅拌，搅拌速率为300-600r/min，搅拌时间为5～10min。

技术总结本发明公开了一种风电塔架筒表面防护用的三层结构自清洁涂层，包括底漆、中间漆和面漆，并在面漆中掺杂改性二氧化钛，所述底漆为环氧富锌，所述中间漆为漆快干环氧云铁，所述面漆为脂肪族聚氨酯，且涂层顺序按照先底漆、再中间漆、最后面漆，所述底漆、中间漆和面漆均在常温下固化，且每层涂漆固化后再进行下一层涂漆。本发明通过该改性二氧化钛的脂肪族聚氨酯面漆作为自清洁涂层的特殊性，赋予了其在自然条件下无需人力协助的情况下，就能大幅度提高维护风电塔架筒表面的清洁度，因此大大降低了人力与财力的输出，避免了维护过程中产生不必要的安全隐患。技术研发人员：林晓轩,朱承飞,段永军,谢小云,张光辉,王礼宁,周朝栋,陈晓蓉,陶双双,孙永杰受保护的技术使用者：中建五洲工程装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26