超疏水涂料及其制备方法、超疏水涂层和风电机组与流程

本发明涉及涂料，尤其涉及一种超疏水涂料及其制备方法、超疏水涂层和风电机组。

背景技术：

1、目前，风电场大多数建在海拔较高的山地，这些地区通常湿度较大，冬季气温在零度以下，存在风电机组的叶片表面结冰的现象，而叶片作为风电机组中的最重要部件之一，起到捕捉风能、传递风能的作用，若叶片结冰会改变叶片的气动特性，影响整个风电机组的性能以及发电量。针对风电机组中叶片结冰问题，目前主要有两个解决方法：一是被动型，指叶片覆冰到一定程度时，通过物理或化学方法将冰除去，该方法包括溶液除冰、机械除冰、气囊式除冰等；二是主动型，一般通过某些方法来防止积冰的产生，常见的有热能防冰和涂料防冰，在实际应用中发现，疏水涂料防冰法的综合性能最佳。

2、对于防冰材料的研究主要为对低表面能材料的研究与应用，如疏水性材料，疏水性特征是依据液体在叶片表面的浸润性，浸润程度以接触角θ表示，一般认为水滴的静态接触角θ>150°，滚动角<10°时，材料具有超疏水性。目前的制备超疏水涂层方法主要分为两类：一是用低表面能材料修饰具有微纳米结构的表面；二是在低表面能材料表面构建微纳米结构。然而，现有超疏水涂层仍然存在结合力较低、时效性短的问题。因此，如何有效克服上述问题，提供一种超疏水性能优异、结合力强、时效性长的超疏水涂料以及获得一种自疏水防冰性能好的超疏水涂层，对于有效解决风电机组叶片结冰等问题、提高风电机组的性能以及发电量具有十分重要的意义。

3、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种超疏水涂料及其制备方法、超疏水涂层和风电机组，旨在解决现有超疏水涂层仍然存在结合力较低、时效性短的问题。

2、为实现本发明的目的，本发明提供了一种超疏水涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

3、步骤s1，以石墨为原料制备得到氧化石墨烯，采用有机胺对氧化石墨烯进行改性，得到改性氧化石墨烯；

4、步骤s2，将所述改性氧化石墨烯分散到有机溶剂中，搅拌后，得到第一溶液；

5、步骤s3，对纳米粒子进行疏水改性，得到疏水改性纳米粒子，将疏水改性纳米粒子、环氧树脂、消泡剂和有机溶剂进行混合，得到第二溶液；

6、步骤s4，将所述第一溶液、所述第二溶液、固化剂、有机溶剂和去离子水进行混合，得到所述超疏水涂料。

7、在一实施例中，步骤s1中，所述氧化石墨烯和所述有机胺的质量比范围为1:1-1:9；和/或，所述有机胺为胺辛烷、十二烷胺、十八烷胺的至少一种。

8、在一实施例中，步骤s1中，采用有机胺对氧化石墨烯进行改性，得到改性氧化石墨烯的步骤具体为：

9、将氧化石墨烯分散至有机溶剂中，分散均匀后加入有机胺，搅拌使其反应，之后依次进行冷却、洗涤和干燥后，得到所改性氧化石墨烯。

10、在一实施例中，步骤s2中，所述改性氧化石墨烯和所述有机溶剂的质量比为(8-12)：(35-45)。

11、在一实施例中，步骤s3中，对纳米粒子进行疏水改性，得到疏水改性纳米粒子的步骤包括：

12、对氧化锌纳米粒子进行疏水改性，得到疏水改性氧化锌纳米粒子；

13、对二氧化硅纳米颗粒进行疏水改性，得到疏水改性二氧化硅纳米粒子。

14、在一实施例中，步骤s3中，环氧树脂、疏水改性氧化锌纳米粒子、疏水改性二氧化硅纳米粒子、消泡剂和有机溶剂的质量比范围为(25-35)：(35-45)：(35-45)：(2-5)：(75-80)。

15、在一实施例中，步骤s4中，所述固化剂包括二亚乙基三胺和七氟丁酸，二亚乙基三胺和七氟丁酸的质量比为1：(1.5-2.5)；和/或，

16、所述第一溶液、所述第二溶液、所述固化剂、所述有机溶剂和所述去离子水的质量比范围为(45-55)：(175-190)：(12-18)：(30-50)：(15-20)。

17、本发明还提供了一种超疏水涂料，所述超疏水涂料为如上所述的超疏水涂料的制备方法制备得到。

18、本发明还提供了一种超疏水涂层，所述超疏水涂层为采用如上所述的超疏水涂料制备得到。

19、本发明还提供了一种风电机组，所述风电机组包括叶片和设置在所述叶片表面的超疏水涂层，所述超疏水涂层为如上所述的超疏水涂层。

20、本发明提供的超疏水涂料的制备方法中，采用有机胺对氧化石墨烯进行改性，可以有效增加氧化石墨烯的拒水性，同时改性后的氧化石墨烯可增加涂层表面的粗糙度；采用疏水改性纳米可进一步增强后续涂层的粗糙度，且降低后续涂层的表面张力，使得涂层具备较佳的超疏水性能和耐磨性能。同时，氧化石墨烯自身的结构可以增加涂层的屏蔽性能，使涂层兼具防覆冰和防腐双重性能，耐候性较优异；采用环氧树脂可以增加涂层在叶片的表面附着力，结合力较强，使得涂层可以长效发挥作用，进一步增强涂层防腐性能和防覆冰性能。

技术特征：

1.一种超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述氧化石墨烯和所述有机胺的质量比范围为1:1-1:9；和/或，

3.如权利要求1所述的超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，采用有机胺对氧化石墨烯进行改性，得到改性氧化石墨烯的步骤具体为：

4.如权利要求1所述的超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述改性氧化石墨烯和所述有机溶剂的质量比为(8-12)：(35-45)。

5.如权利要求1所述的超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，对纳米粒子进行疏水改性，得到疏水改性纳米粒子的步骤包括：

6.如权利要求5所述的超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，环氧树脂、疏水改性氧化锌纳米粒子、疏水改性二氧化硅纳米粒子、消泡剂和有机溶剂的质量比范围为(25-35)：(35-45)：(35-45)：(2-5)：(75-80)。

7.如权利要求1所述的超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述固化剂包括二亚乙基三胺和七氟丁酸，二亚乙基三胺和七氟丁酸的质量比为1：(1.5-2.5)；和/或，

8.一种超疏水涂料，其特征在于，所述超疏水涂料为如权利要求1-7中任一项所述的超疏水涂料的制备方法制备得到。

9.一种超疏水涂层，其特征在于，所述超疏水涂层为采用如权利要求8所述的超疏水涂料制备得到。

10.一种风电机组，其特征在于，所述风电机组包括叶片和设置在所述叶片表面的超疏水涂层，所述超疏水涂层为如权利要求9所述的超疏水涂层。

技术总结本发明公开了一种超疏水涂料及其制备方法、超疏水涂层和风电机组。涉及涂料技术领域，超疏水涂料的制备方法包括以下步骤：以石墨为原料制备得到氧化石墨烯，采用有机胺对氧化石墨烯进行改性，得到改性氧化石墨烯；将改性氧化石墨烯分散到有机溶剂中，搅拌后，得到第一溶液；对纳米粒子进行疏水改性，得到疏水改性纳米粒子，将疏水改性纳米粒子、环氧树脂、消泡剂和有机溶剂进行混合，得到第二溶液；将第一溶液、第二溶液、固化剂、有机溶剂和去离子水进行混合，得到超疏水涂料。本发明的超疏水涂料具有优异的超疏水性能，其涂层兼具防覆冰恶化防腐双重性能，耐候性优异，且结合力较强，可以长期发挥作用。技术研发人员：李岩,林斌,郭少康,杜贤青,付国庆受保护的技术使用者：深圳国能宸泰科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15