用于形成风机叶片涂层的组合物及制备方法和风机叶片与流程

本发明涉及风电叶片，具体涉及一种用于形成风机叶片涂层的组合物及制备方法和风机叶片。

背景技术：

1、风电作为一种低碳清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。随着风电技术的不断发展，风机叶片尺寸不断增大，风能利用率得到了显著提高。在风力发电系统中，风机叶片是捕获风能的重要部件，然而，一些地区的风力发电机组在高寒时期会面临冻雨、霜冻、雨雪等极端天气，风机叶片表面容易发生覆霜、结冰、挂雪等现象，导致叶片气动外形改变、设备运行载荷增加、发电效率降低，极大的影响了风机设备的安全运行，甚至可能造成风力发电机组设备的损坏导致严重后果。现阶段应用的防结冰技术包括防冰涂料、加热除冰系统等效率低，不能起到长效防冰、除冰的效果。

2、专利申请cn116928045公开了一种防冰除冰的风机叶片，该风机叶片的尖部区的第一涂料层具有较好的低冰粘附性能；中部区第二涂料层具有较好的耐磨超疏水性能；与复合加热膜层配合使用，能够达到较好的防冰除冰效果，且该复合加热膜层热效率高，不易损坏寿命长、安全可靠。但风机叶片较复杂，操作难度较高，成本较高，易造成环境污染，而且耐磨性和抗结冰性仍较低，导致风机的运行效率较低。

3、因此，亟需开发出一种用于形成风机叶片涂层的组合物及制备方法和风机叶片，提高风机叶片的抗结冰、抗磨损性能，从而提高风机的运行效率和寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的风机叶片耐磨性、抗结冰性能较差、成本高、操作难和易造成环境污染的问题，提供一种用于形成风机叶片涂层的组合物及制备方法和风机叶片，该技术方案通过纳米氧化锌、全氟癸基三甲氧基硅烷、树脂聚苯乙烯的协同作用，实现了叶片表面自清洁，有效减少雨水侵蚀，达到了环保高效、抗结冰、抗磨损性的技术效果，从而提高风机的运行效率和寿命；而且该技术方案具有操作简单和成本较低的特点。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种用于形成风机叶片涂层的组合物，该组合物含有纳米氧化锌、全氟癸基三甲氧基硅烷和聚苯乙烯，其中，所述纳米氧化锌、所述全氟癸基三甲氧基硅烷和所述聚苯乙烯的质量比为1：(1-2)：(6-9)。

3、优选地，所述纳米氧化锌的粒径为1-100nm。

4、优选地，所述聚苯乙烯的重均分子量为(1-1.5)×105。

5、本发明第二方面提供了一种风机叶片涂层的制备方法，该方法包括：将纳米氧化锌配制成悬浮液，接着加入全氟癸基三甲氧基硅烷混合，再将得到的混合物与含聚苯乙烯的溶液混合，将得到的混合流体涂覆在风机叶片表面，然后干燥和固化，其中，所述纳米氧化锌、所述全氟癸基三甲氧基硅烷和所述聚苯乙烯的质量比为1：(1-2)：(6-9)，所述含聚苯乙烯的溶液中有机溶剂与聚苯乙烯的质量比为(10-12)：1。

6、优选地，所述方法还包括按照以下工序制备纳米氧化锌：从锌盐溶液中分离出溶质以形成前驱体，将得到的前驱体进行热分解。

7、优选地，锌盐为醋酸锌。

8、优选地，所述前驱体的粒径为1-100nm。

9、优选地，所述热分解的条件包括：温度为300-350℃，时间为2-3h。

10、优选地，所述方法还包括按照以下工序配制聚苯乙烯溶液：将聚苯乙烯和有机溶剂混合并加热。

11、优选地，所述聚苯乙烯的重均分子量为(1-1.5)×105

12、优选地，所述有机溶剂为二甲苯、丙酮和二氯甲烷中至少一种。

13、优选地，所述加热的条件包括：温度为58-65℃，时间为1-1.5h。

14、优选地，所述干燥的条件包括：温度为75-85℃，时间为1.5-2.5h。

15、优选地，所述固化的条件包括：温度为20-30℃，湿度为40-50％，时间为8-24h。

16、本发明第三方面提供了一种风机叶片，包括叶片以及依次形成在叶片表面的底漆、面漆和涂层，所述涂层由上述的用于形成风机叶片涂层的组合物形成。

17、优选地，所述底漆含有聚氨酯，所述面漆含有麦加fu400a。通过上述技术方案，通过全氟癸基三甲氧基硅烷对纳米氧化锌进行改性，从而达到疏水效果，同时提高了其在基体树脂聚苯乙烯主体涂层的耐久性和分散性；而且聚苯乙烯改善了涂层和油漆的耐水性和耐化学物质性能，同时还增加了风机叶片表面的防锈性和防腐性。因此，本发明的技术方案具有操作简单和成本较低的特点，而且实现了环保高效、抗结冰性、抗磨损性的技术效果，从而提高了风机的运行效率和寿命。

技术特征：

1.一种用于形成风机叶片涂层的组合物，其特征在于，该组合物含有纳米氧化锌、全氟癸基三甲氧基硅烷和聚苯乙烯，其中，所述纳米氧化锌、所述全氟癸基三甲氧基硅烷和所述聚苯乙烯的质量比为1：(1-2)：(6-9)。

2.根据权利要求1所述的用于形成风机叶片涂层的组合物，其特征在于，所述纳米氧化锌的粒径为1-100nm。

3.根据权利要求1或2所述的用于形成风机叶片涂层的组合物，其特征在于，所述聚苯乙烯的重均分子量为(1-1.5)×105。

4.一种风机叶片涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括：将纳米氧化锌配制成悬浮液，接着加入全氟癸基三甲氧基硅烷混合，再将得到的混合物与含聚苯乙烯的溶液混合，将得到的混合流体涂覆在风机叶片表面，然后干燥和固化，其中，所述纳米氧化锌、所述全氟癸基三甲氧基硅烷和所述聚苯乙烯的质量比为1：(1-2)：(6-9)，所述含聚苯乙烯的溶液中有机溶剂与聚苯乙烯的质量比为(10-12)：1。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括按照以下工序制备纳米氧化锌：从锌盐溶液中分离出溶质以形成前驱体，将得到的前驱体进行热分解；

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括按照以下工序配制聚苯乙烯溶液：将聚苯乙烯和有机溶剂混合并加热；

7.根据权利要求4-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述干燥的条件包括：温度为75-85℃，时间为1.5-2.5h。

8.根据权利要求4-7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述固化的条件包括：温度为20-30℃，湿度为40-50％，时间为8-24h。

9.一种风机叶片，包括叶片以及依次形成在叶片表面的底漆、面漆和涂层，其特征在于，所述涂层由权利要求4-8中任意一项所述的方法制备。

10.根据权利要求9所述的风机叶片，其特征在于，所述底漆含有聚氨酯，所述面漆含有麦加fu400a。

技术总结本发明涉及风电叶片技术领域，公开了一种用于形成风机叶片涂层的组合物。该组合物含有纳米氧化锌、全氟癸基三甲氧基硅烷和聚苯乙烯，其中，所述纳米氧化锌、所述全氟癸基三甲氧基硅烷和所述聚苯乙烯的质量比为1：(1‑2)：(6‑9)。该风机叶片涂层的制备方法包括：将纳米氧化锌配制成悬浮液，接着加入全氟癸基三甲氧基硅烷混合，再将得到的混合物与含聚苯乙烯的溶液混合，将得到的混合流体涂覆在风机叶片表面，然后干燥和固化。按照本发明所述的风机叶片涂层，提高了风机叶片的疏水性，抗结冰性，抗磨损性和耐候性，从而提高了风机的运行效率和寿命。技术研发人员：闫明娜,王玉红,李佳,高卓远,赵丽红,姜岩岩受保护的技术使用者：国能联合动力技术（赤峰）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12