CN112983756A - 一种风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风能叶片防护技术领域，提供了一种风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构及其制备方法。本发明提供的防护加强复合涂膜结构包括厚浆弹性涂料基底层和叠加设置在所述厚浆弹性涂料基底层上的若干个加强复合涂膜单元，所述加强复合涂膜单元包括由内而外依次设置的胎基布内侧厚浆弹性涂层、胎基布和胎基布外侧厚浆弹性涂层；所述加强复合涂膜单元的个数≥1。本发明将胎基布与厚浆弹性涂层相结合，利用二者的协同作用对风能叶片前缘进行防护，在吸收冲击动能的同时将前缘部位的冲击力及时向叶片两侧分散，本发明提供的加强防护涂膜结构能有效的在风能叶片前缘部位抵抗高速雨滴和空中其它小颗粒物的冲击，大大提高风能叶片前缘的耐久性。

Description

一种风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及风能装置防护技术领域，尤其涉及一种风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构及其制备方法。
背景技术
风能是一种可再生、无污染的绿色能源，风能的大规模开发利用，可以有效减少化石能源的利用、减少温室气体排放、保护环境。
传统的风能叶片采用玻璃钢作为主材，然后直接在玻璃钢上喷涂油漆，这些油漆为薄涂料，且为刚性涂料，厚度为微米级别，如丙烯酸漆、聚氨酯丙烯酸漆等白色防护漆。目前的风机叶片长度达到50m以上，其叶尖的速度很大，线速度约为60～150m/s，上述丙烯酸漆等油漆抗冲击性差，不具有抵抗高速雨滴冲击动能的能力，在雨水冲击下，从叶尖端到叶根部方向约10m左右区域端迎风面(即风能叶片前缘)很容易发生破坏。尤其是在风沙和酸雨严重的地区，风能叶片前缘部分破坏严重，轻则前缘部分涂料开裂破损，重则叶片玻璃钢发生破坏开裂。
目前，有研究人员在采用弹性涂料或者弹性贴膜对风能叶片前缘进行防护加强，以达到减轻破坏的目的。但是，尽管这种弹性涂层具有减轻撞击的效果，但是其耐久性仍不理想，防护效果仅能维持1～2年左右。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构及其制备方法。本发明提供的风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构耐冲击性好，应力分散性好，能够有效抵抗高速雨滴和其它颗粒物的冲击，可以大大提高风能叶片前缘的耐久性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构，从风能叶片前缘基层向外的方向上，所述防护加强复合涂膜结构依次包括厚浆弹性涂料基底层和叠加设置在所述厚浆弹性涂料基底层上的若干个加强复合涂膜单元，所述加强复合涂膜单元包括由内而外依次设置的胎基布内侧厚浆弹性涂层、胎基布和胎基布外侧厚浆弹性涂层；所述加强复合涂膜单元的个数≥1。
优选的，所述防护加强复合涂膜结构中，相邻的涂层与涂层之间，或相邻的涂层与胎基布之间的剥离强度为3N/mm以上。
优选的，所述胎基布包括聚酯类胎基布、聚氨酯类胎基布、聚酰胺类胎基布、氨纶类胎基布、碳纤维类胎基布和芳纶类胎基布中的一种或几种；所述胎基布的纵、横向断裂强力独立地为100N以上。
优选的，所述厚浆弹性涂料基底层、胎基布内侧厚浆弹性涂层和胎基布外侧厚浆弹性涂层所用弹性涂料的化学成分独立地包括聚氨酯类、聚脲类、聚丙烯酸酯类、聚硫类、聚有机硅类、改性聚氨酯类、改性聚脲类、改性聚丙烯酸酯类、改性聚硫类、改性聚有机硅类、聚氨酯聚脲类、聚氨酯丙烯酸类、丙烯酸聚氨酯类、聚氨酯聚硫类、聚硫聚氨酯类和聚氨酯有机硅类中的一种或几种；
所述弹性涂料固化后形成的弹性涂层的拉伸强度为5MPa以上，断裂伸长率为50％以上。
优选的，所述防护加强复合涂膜结构和所述风能叶片前缘表面之间还设置有底涂剂层，所述底涂剂层采用底涂剂涂布制备得到；
所述防护加强复合涂膜结构还包括设置在表层的耐候性弹性面层。
优选的，所述厚浆弹性涂料基底层的厚度不低于0.5mm，所述防护加强复合涂膜结构的总厚度为2～50mm。
本发明还提供了上述方案所述风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)将风能叶片前缘的待防护区域基材进行清理；
(2)在清理后的待防护区域涂布厚浆弹性涂料基底层，然后在所述厚浆弹性涂料基底层上制备加强复合涂膜单元，单个加强复合涂膜单元的制备步骤依次包括：涂布胎基布内侧厚浆弹性涂层、设置胎基布、涂布胎基布外侧厚浆弹性涂层；所述加强复合涂膜单元的个数≥1。
优选的，当所述加强复合涂膜单元的个数为1时，所述步骤(2)具体包括：
(a)在清理后的待防护区域涂布厚浆弹性涂料基底层；
(b)待厚浆弹性涂料基底层表干后，涂布胎基布内侧厚浆弹性涂层；
(c)在胎基布内侧厚浆弹性涂层表干前铺设一层胎基布，贴实；
(d)待胎基布内侧厚浆弹性涂层表干固化后，在所述胎基布上涂布胎基布外侧厚浆弹性涂层，使厚浆弹性涂料浸透所述胎基布并将所述胎基布的表面彻底覆盖，然后进行固化，得到风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构；
当所述加强复合涂膜单元的个数大于1时，所述步骤(2)还包括：
(e)在所述步骤(d)中胎基布外侧厚浆弹性涂层固化所得复合涂层表面上，再依次重复步骤(b)～(d)，重复的次数为≥1次的整数倍。
优选的，所述清理后，还包括在待防护区域表面涂布底涂剂的步骤，待底涂剂表干后，再涂布基底厚浆弹性涂料；
所述步骤(2)完成后，还包括在所得构件表面涂覆耐候性弹性面层涂料的步骤。
优选的，所述涂布的方法为手工涂布、机器喷涂和采用模板浇筑涂布中的一种或几种。
本发明提供了一种风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构，从风能叶片前缘基层向外的方向上，所述防护加强复合涂膜结构依次包括厚浆弹性涂料基底层和叠加设置在所述厚浆弹性涂料基底层上的若干个加强复合涂膜单元，所述加强复合涂膜单元包括由内而外依次设置的胎基布内侧厚浆弹性涂层、胎基布和胎基布外侧厚浆弹性涂层；所述加强复合涂膜单元的个数≥1。发明人经过多年的研究发现，想要解决雨滴或颗粒物的冲击问题，一方面需要提高弹性涂层吸收冲击动能的能力，弹性涂层的厚度越大，吸收的冲击动能越多；另一方面则需要消除冲击点的应力集中性，及时的分散应力。本发明将胎基布嵌入厚浆弹性涂层中，使得弹性体在受到冲击时可以借助胎基布将冲击力及时向两侧传递，从而使应力及时分散，使弹性涂层整体受力，达到消除应力集中的目的，减轻雨滴或颗粒物对前缘部位的破坏性；另外，本发明将防护加强复合涂膜结构的厚度控制在2～50mm，能够提高涂膜结构吸收冲击动能的效果。本发明将胎基布与厚浆弹性涂层相结合，利用二者的协同作用对风能叶片前缘进行防护，在吸收冲击动能的同时将前缘部位的冲击力及时向叶片两侧分散，从而大大延长风能叶片前缘的耐久性。
进一步的，本发明采用的厚浆弹性涂层具有高强度、高延伸性的特点，即弹性涂层不仅仅具有高弹性，其本身的强度也较高，使得厚浆弹性涂层本身能够耐受雨滴高速动能的冲击，从而提高对风能叶片前缘的防护效果。
进一步的，本发明采用的胎基布具有较高的拉伸强度，且胎基布的层数可以为1层，也可以为多层，利用高强度的胎基布能够大大增强厚浆弹性涂层的耐冲击性能，进而提高防护加强复合涂膜结构的耐久性。
进一步的，本发明还在风能叶片前缘和防护加强复合涂膜结构之间设置了底涂剂层，通过底涂剂层增加防护加强复合涂膜结构与基层(即风能叶片前缘)的粘结性。
本发明提供的防护加强复合涂膜结构设置在风能叶片前缘以及叶片两侧向后缘方向延伸的部分区域，能有效的在风能叶片前缘部位抵抗高速雨滴和空中其它小颗粒物的冲击，大大延长风能叶片前缘的耐久性，设置有本发明的防护加强复合涂膜结构的风能叶片在户外可以使用10年以上。
具体实施方式
本发明提供了一种风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构，从风能叶片前缘基层向外的方向上，所述防护加强复合涂膜结构依次包括厚浆弹性涂料基底层和叠加设置在所述厚浆弹性涂料基底层上的若干个加强复合涂膜单元，所述加强复合涂膜单元包括由内而外依次设置的胎基布内侧厚浆弹性涂层、胎基布和胎基布外侧厚浆弹性涂层；所述加强复合涂膜单元的个数≥1；所述厚浆弹性涂料基底层设置在风能叶片前缘基层上。
在本发明中，所述防护加强复合涂膜结构具体是设置在风能叶片前缘以及叶片前缘两侧向后缘延伸的部分区域(称为待防护区域)，具体的待防护区域优选根据风机叶片的长度进行设置，具体如，当所述风机叶片的长度为55～65m时，所述待防护区域为叶尖到距离叶尖5～10m的前缘以及沿叶片两侧向后缘各延伸100～200mm的区域。
在本发明中，所述加强复合涂膜单元的个数≥1，优选为2～5，进一步优选为3～4；以加强涂膜单元的个数为2个为例，对所述防护加强复合涂膜结构进行具体说明：将两个加强涂膜单元分别记为第一加强复合涂膜单元和第二加强复合涂膜单元，每个加强复合涂膜单元均具有上述方案所述的结构，厚浆弹性涂层基底层设置在最下层，第一加强涂膜单元的胎基布内侧厚浆弹性涂层与所述厚浆弹性涂料基底层接触，第二加强涂膜单元的胎基布内侧厚浆弹性涂层与所述第一加强涂膜单元的胎基布外侧厚浆弹性涂层接触。本发明在胎基布内侧和外侧均设置厚浆弹性涂层，当强复合涂膜单元为多个时，结构中的胎基布互不接触，胎基布与胎基布之间有厚浆弹性涂层间隔，这样的结构能够进一步提高本发明防护加强复合涂膜结构的抗冲击能力。
在本发明中，所述厚浆弹性涂料基底层的厚度至少为0.5mm以上，优选为1mm以上，所述胎基布内侧厚浆弹性涂层的厚度优选为不低于0.5mm,优选为1.0mm以上，所述胎基布外侧厚浆弹性涂层的厚度优选为不低于0.5mm，优选为1.0mm以上。
在本发明中，所述胎基布优选包括聚酯类胎基布、聚氨酯类胎基布、聚酰胺类胎基布、氨纶类胎基布、碳纤维类胎基布和芳纶类胎基布中的一种或几种；所述胎基布的克重优选为60～180g/m2，更优选为100～160g/m2；本发明对所述胎基布的编织方法没有特殊要求，可以为无纺布、也可以为带有经纬线的编织布，还可以为带有网眼的网格布；在本发明的具体实施例中，所述胎基布优选为芳纶编织布、聚酯网格布、碳纤维布或聚氨酯网格布；当所述加强复合涂膜单元的个数＞1时，各个加强复合涂膜单元中胎基布的材质可以相同，也可以不同。在本发明中，所述胎基布的纵、横向断裂强力独立地优选为100N以上，更优选为200N以上，进一步优选为300N以上；在本发明中，所述胎基布断裂强力的测试方法采用国标GB/T3923.1。
在本发明中，所述防护加强复合涂膜结构中，相邻的涂层与涂层之间，或相邻的涂层与胎基布之间的剥离强度优选为3N/mm以上，更优选为5N/mm以上，进一步优选为8N/mm以上。本发明提供的防护加强复合涂膜结构层与层之间的结合良好，耐久性好。在本发明中，所述涂层之间或涂层与胎基布之间的剥离强度的测试方法采用国标GB/T2790。
在本发明中，所述厚浆弹性涂料基底层、胎基布内侧厚浆弹性涂层和胎基布外侧厚浆弹性涂层所用的弹性涂料的化学成分独立地包括聚氨酯类、聚脲类、聚丙烯酸酯类、聚硫类、聚有机硅类、改性聚氨酯类、改性聚脲类、改性聚丙烯酸酯类、改性聚硫类、改性聚有机硅类、聚氨酯聚脲类、聚氨酯丙烯酸类、丙烯酸聚氨酯类、聚氨酯聚硫类、聚硫聚氨酯类和聚氨酯有机硅类中的一种或几种，本发明对上述各种改性成分的具体改性方法没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的上述改性成分即可；所述弹性涂料固化形成的弹性涂层的拉伸强度优选为5MPa以上，更优选为10MPa以上，进一步优选为20MPa以上，具体如20～30MPa，断裂伸长率优选为50％以上，更优选为100％以上，进一步优选为200％以上；本发明优选根据上述化学成分和物理性质的要求选择具体型号的厚浆弹性涂料，在本发明的具体实施例中，所述厚浆弹性涂料优选为森聚柯公司的单组分聚脲涂料，型号为SJKR-590F，拉伸强度为25MPa，断裂伸长率为260％，或者优选为森聚柯公司的高强度聚氨酯-脲涂料，型号为SJKR-2590M，拉伸强度为18MPa，断裂伸长率为400％。本发明所述弹性涂料的拉伸强度和断裂伸长率均是按照标准测试方法进行测试所得，具体的测试标准如中国国标GB/T528和GB/T16777，或美国标准ASTM D412，本发明采用符合上述力学指标的弹性涂料制备厚浆弹性涂层，使得厚浆弹性涂层本身能够耐受雨滴高速动能的冲击，从而提高对风能叶片前缘的防护效果。
在本发明中，所述厚浆弹性涂料基底层、胎基布内侧厚浆弹性涂层和胎基布外侧厚浆弹性涂层的化学成分可以相同，也可以不同，同一加强复合涂膜单元或不同加强复合涂膜单元中胎基布内侧厚浆弹性涂层和胎基布外侧厚浆弹性涂层的化学成分可以相同，也可以不同；在同一加强复合涂膜单元中，胎基布内侧厚浆弹性涂层可以使用多种涂料交替涂布形成，或者使用同种涂料涂布形成，胎基布外侧厚浆弹性涂层情况相似，也可以使用多种涂料交替涂布形成，或者使用同种涂料涂布形成。在本发明的具体实施例中，具体可以选择不同种类的厚浆弹性涂料进行交替涂布，但是，层与层之间的任何界面应该具有良好的粘结性，满足任何层与层之间的剥离粘接强度大于3N/mm的要求。
在本发明中，所述防护加强复合涂膜结构优选还包括设置在表层(即接触空气层)的耐候性弹性面层，所述耐候性弹性面层的厚度优选为0.3～0.5mm；所述耐候性弹性面层具有抵抗紫外线能力、抗氧化性能力、耐水能力、耐高低温性能，能够对防护加强复合涂膜结构进行有效的防护；在本发明的具体实施例中，所述耐候性弹性面层优选由耐候性弹性面层涂料制备得到，所述耐候性弹性面层涂料优选为森聚柯公司型号为SJKR-590T的聚氨酯-脲面层涂料。
在本发明中，所述防护加强复合涂膜结构和所述风能叶片前缘表面之间还设置有底涂剂层，具体是设置在厚浆弹性涂层基底层和风能叶片前缘表面之间，所述底涂剂层采用底涂剂制备得到，所述底涂剂层的厚度优选为0.05～0.5mm，在本发明的具体实施例中，所述底涂剂层的厚度可以根据底涂剂的种类进行确定，例如使用聚氨酯类底涂剂时，所述底涂剂层的厚度优选为50～300μm左右，使用环氧类底涂剂时，所述底涂剂层的厚度优选为0.1～0.5mm；所述底涂剂优选为森聚柯公司型号为SJKR-7017的底涂剂、型号为SJKR-EXT的底涂剂或型号为SJKR-ET的底涂剂或者SJKR-HS底涂剂；所述底涂剂与基材的拉拔粘结强度优选为2MPa以上，更优选为4MPa以上，所述底涂剂与厚浆弹性涂层基底层之间的拉拔粘结强度优选为2MPa以上，更优选为4MPa以上；所述底涂层与基材和厚浆弹性涂层基底层之间均具有较高的拉拔粘结强度，起到粘结层的作用，能够进一步将本发明的防护加强复合涂膜结构牢固粘结在基材表面，在本发明中，所述防护加强复合涂膜结构与基材的粘结拉拔强度为2MPa以上，优选为4MPa以上。在本发明中，所述粘结拉拔强度的测试方法采用GB/T5210。
在本发明中，所述防护加强复合涂膜结构的总厚度优选为2～50mm，优选为3～20mm。
本发明还提供了上述方案所述风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)将风能叶片前缘的待防护区域基材进行清理；
(2)在清理后的待防护区域涂布厚浆弹性涂料基底层，然后在所述厚浆弹性涂料基底层上制备加强复合涂膜单元，单个加强复合涂膜单元的制备步骤包括：涂布胎基布内侧厚浆弹性涂层、设置胎基布、涂布胎基布外侧厚浆弹性涂层；所述加强复合涂膜单元的个数≥1。
本发明将风能叶片待防护区域基材进行清理。在本发明中，所述待防护区域的具体部分以及尺寸上文已经说明，在此不再赘述；本发明对所述清理的方法没有特殊要求，优选以待防护区域的灰尘清理干净，且研磨基层至露出树脂胶衣层为准。
清理完成后，本发明在清理后的待防护区域涂布厚浆弹性涂料基底层，然后在所述厚浆弹性涂料基底层上制备加强复合涂膜单元，单个加强复合涂膜单元的制备步骤包括：涂布胎基布内侧厚浆弹性涂层、设置胎基布、涂布胎基布外侧厚浆弹性涂层；在本发明中，当所述加强复合涂膜单元的个数为1时，所述步骤(2)具体包括：
(a)在清理后的待防护区域涂布厚浆弹性涂料基底层；
(b)待厚浆弹性涂料基底层表干后，涂布胎基布内侧厚浆弹性涂层；
(c)在胎基布内侧厚浆弹性涂层表干前铺设一层胎基布，贴实；
(d)待胎基布内侧厚浆弹性涂层表干固化后固定胎基布，在所述胎基布上涂布胎基布外侧厚浆弹性涂层，使厚浆弹性涂料浸透所述胎基布并将所述胎基布的表面彻底覆盖，然后进行固化，得到风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构；
在本发明中，所述清理后优选还包括在风能叶片前缘涂布底涂剂的步骤，待底涂剂表干后，再涂布厚浆弹性涂料基底层并进行后续步骤。
在本发明中，所述厚浆弹性涂料基底层、胎基布内侧厚浆弹性涂层和胎基布外侧厚浆弹性涂层的厚度和上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述胎基布在胎基布内侧厚浆弹性涂层表干前铺设，胎基布在胎基布内侧厚浆弹性涂层表面压实、刮平，待胎基布内侧厚浆弹性涂层固化后，胎基布即被固定于弹性涂层上。
在本发明中，所述胎基布外侧厚浆弹性涂层的涂料涂布量以浸透胎基布与胎基布下层的固化涂层粘结，并彻底覆盖胎基布为准，在本发明的具体实施例中，以胎基布不会从涂料中裸露，肉眼看不到胎基布、且达到设计的涂层厚度为准。在本领域中，将厚浆弹性涂料进行手工涂布时，仅凭肉眼无法确认涂布厚度，即使通过控制涂料用量也不能确定最低厚度，而本发明在结构中设置胎基布，然后再在胎基布表面涂布厚浆弹性涂料，胎基布为柔性材料，在实际涂布时，通过保证肉眼看不到胎基布，即可确认达到了设计的最低厚度，通过肉眼即可确定涂布厚度是否达到标准，大大降低操作难度，从根本上避免了微小区域的局部缺陷。
在本发明的具体实施例中，所述胎基布外侧厚浆弹性涂层可以使用多种涂料交替涂布形成，例如：先在胎基布表面涂布SJKR-2590M，直到看不见网格布为止，固化，然后涂布聚脲SJKR-2590N，固化后，再次喷涂聚脲SJKR-909，固化后得到胎基布外侧厚浆弹性涂层。
在本发明中，当所述加强复合涂膜单元大于1时，所述步骤(2)还包括步骤(e)：在上述步骤(d)中胎基布外侧厚浆弹性涂层固化所得复合涂层表面上，再依次重复步骤(b)～(d)，重复的次数≥1次。即在前一道胎基布外侧厚浆弹性涂料固化所得涂层表面，依次重复涂布本层胎基布的内侧厚浆弹性涂层、铺设本层胎基布、内侧厚浆弹性涂层固化、涂布本层胎基布外侧厚浆弹性涂层、外侧厚浆弹性涂层固化的步骤，重复的次数根据加强复合涂膜单元的个数进行确定即可。
本发明的弹性涂层固化方式，通常的包括化学反应交联固化、湿气交联固化以及溶剂(包括水，水也是一种特殊溶剂)挥发固化，以及所述兼而有之的多种固化方式，在厚浆弹性涂料领域，上述固化方式均是公知的，在此不做赘述。
步骤(2)完成后，本发明优选在所得结构的表面涂布耐候性弹性面层涂料，固化后得到耐候性弹性面层；所述耐候性弹性面层涂料上文已经说明，在此不再赘述。
在本发明中，上述步骤中所述涂布的方法为优选手工涂布、机器喷涂和采用模板浇筑涂布中的一种或几种，所述手工涂布具体如手工刮涂、手工滚涂和手工刷涂等，所述喷涂优选使用无气喷涂设备进行，所述浇筑涂布具体为依据前缘部位的形状采用匹配的模板固定后，在模板内灌入弹性涂料。本发明对各个步骤中采用的涂布方法没有特殊要求，可以选择多种涂布方式结合使用，具体可以按照叶片的形状进行确定，例如不适合采用喷涂或浇筑涂布方式的部位，可选择手工涂布。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
某风机叶片长度60m，采取含有一层胎基布的防护加强复合涂膜结构对所述风能叶片前缘进行防护，在风机叶片前缘制备防护加强复合涂膜结构的方法如下：
选定叶尖到距离叶尖8m的前缘区域，以及沿叶片前缘两侧向后缘方向各延伸150mm区域作为弹性涂膜加强复合防护区域。清理基层并研磨至露出玻璃钢树脂胶衣层；在上述选定的防护区域滚涂底涂剂，底涂剂为森聚柯公司SJKR-7017，表干后，涂布厚浆弹性涂料，具体为森聚柯公司的单组分聚脲SJKR-590F(拉伸强度25MPa，断裂伸长率260％)，涂布厚度1.0-1.5mm，0.5-3.0小时表干固化，不粘手；再次涂布单组分聚脲SJKR-590F，厚度0.5-0.7mm，在表干前，将宽度300mm长度8m的芳纶纤维编织布(110g/m2，市售)，贴在未固化的SJKR-590F表面(两侧各延伸150mm宽度)，压实，固化，SJKR-590F固化后，芳纶编织布被粘接固定，然后再次涂布SJKR-590F，涂料浸透胎基布，与胎基布下层固化的SJKR-590F粘接，一直涂布直到胎基布用肉眼看不见为止，固化；在固化后的SJKR-590F表面涂布面涂层，面层涂布森聚柯公司的SJKR-590T单组分聚氨酯-脲面涂层，厚度0.3mm；所得防护加强复合涂膜结构的总厚度在3.0～4.5mm之间。
实施例2
某风机叶片长度65m，采取含有2层胎基布的防护加强复合涂膜结构对所述风能叶片前缘进行防护，在风机叶片前缘制备防护加强复合涂膜结构的方法如下：
沿叶尖到离开叶尖10m的前缘、以及沿叶片前缘两侧向后缘方向延伸200mm区域作为防护加强区域。清理基层并研磨至露出环氧树脂胶衣层，然后涂布底涂剂，底涂剂为森聚柯公司底涂剂SJKR-EXT，底涂剂表干后，涂布弹性涂料SJKR-2590M(化学成分为聚氨酯-脲，拉伸强度为18MPa，断裂伸长率为400％)，涂布厚度1.0～1.5mm，固化；再次涂布SJKR-2590M，厚度0.5～1.0mm，在表干前，贴合宽幅400mm长度10m的聚酯网格布(110g/m2)，压实贴合；SJKR-2590M固化后，网格布粘贴牢固，然后再次涂布SJKR-2590M，到网格布看不见为止；在SJKR-2590M固化后，涂布单组分聚脲SJKR-590F，大约1.0-1.5mm，固化；再次涂布SJKR-590F，大约0.5～1.0mm，表干前粘贴宽度400mm，长度10m的碳纤维布(130g/m2)，压实；SJKR-590F固化后碳纤维粘接牢固，再次涂布SJKR-590F，浸润胎基布，并与基层的SJKR-590F接触粘接，直到肉眼看不见碳纤维胎基布；固化后，涂布面层涂料SJKR-590T，厚度0.3mm。所得防护加强复合涂膜结构的总厚度为6～7mm。
实施例3
某风机叶片长度70m，采取含有1层胎基布的防护加强复合涂膜结构对所述风能叶片前缘进行防护，采用手工涂布+喷涂的方式在风机叶片前缘制备防护加强复合涂膜结构，具体步骤如下：
从叶尖到离开叶尖10m的前缘，以及沿叶片前缘两侧向后缘方向延伸300mm的区域作为防护加强区域。清理基层并研磨至露出树脂胶衣层。涂布底涂剂，底涂剂为森聚柯公司SJKR-ET，表干后涂布单组分聚脲SJKR-590F，厚度为1.0～1.5mm，固化；再次涂布单组分聚脲SJKR-590F，厚度为0.5～1.0mm，表干前贴上宽幅600mm长度10m的聚氨酯网格布(180g/m2)，压实贴合，涂料固化后，聚氨酯网格布被粘贴牢固；然后涂布聚氨酯脲涂料SJKR-2590M，浸润胎基布并与胎基布下面的SJKR-590F接触粘结，涂布涂料直到肉眼看不见网格胎基布，固化；再次涂布SJKR-2590M聚氨酯-脲涂料，厚度为1.0mm左右，表干前贴合第二层600mm宽、长10m的聚氨酯网格布(180g/m2)，压实贴合，固化粘结固定；再次涂布SJKR-2590M，直到看不见网格布为止，固化；采用喷涂聚脲SJKR-909(拉伸强度21MPa，断裂伸长率450％)，第一次喷涂3mm，固化表干，再次喷涂2.5～3.0mm，固化；最后在表面涂布面层涂料SJKR-590T。所得防护加强复合涂膜结构的总厚度为10～12mm。
实施例4
某风机叶片长度55m。采取含有1层胎基布的防护加强复合涂膜结构对所述风能叶片前缘进行防护，采用手工涂布+浇注涂布的方式在风机叶片前缘制备防护加强复合涂膜结构，具体步骤如下：
从叶尖到离开叶尖5m的前缘，以及沿叶片前缘两侧向后缘方向延伸100mm的区域作为防护加强区域。清理基层并研磨至露出树脂胶衣层。涂布底涂剂SJKR-ET,表干后涂布单组分聚脲SJKR-590F，厚度为1.0～1.5mm，固化；再次涂布单组分聚脲SJKR-590F，厚度为0.5～1.0mm，表干前贴上宽幅200mm长度5m的聚氨酯胎基网格布(180g/m2)，压实贴合，涂料固化后固定；然后将一个长度约5m、弧度与前缘部位相匹配的模板壳扣在涂布涂料的前缘部位，其两侧面宽度大约各100mm，压实在前缘，基层与模板之间间隙约15～17mm，且周边用胶带密封，将聚氨酯脲涂料SJKR-2590N(拉伸强度14Mpa，断裂伸长率380％)通过预留小孔灌满间隙，在聚氨酯涂料SJKR-2590N表干前去掉胶带，固化后，去掉模板壳。最后在表面涂布面层涂料SJKR-590T 0.3mm。所得防护加强复合涂膜结构的总厚度为20mm。
上述设置有防护加强复合涂膜结构的风机叶片的使用寿命至少能达到5年以上，正常使用(内陆一般条件下)，使用寿命可以达到10年以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构，其特征在于，从风能叶片前缘基层向外的方向上，所述防护加强复合涂膜结构依次包括厚浆弹性涂料基底层和叠加设置在所述厚浆弹性涂料基底层上的若干个加强复合涂膜单元，所述加强复合涂膜单元包括由内而外依次设置的胎基布内侧厚浆弹性涂层、胎基布和胎基布外侧厚浆弹性涂层；所述加强复合涂膜单元的个数≥1。
2.根据权利要求1所述的风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构，其特征在于，所述防护加强复合涂膜结构中，相邻的涂层与涂层之间，或相邻的涂层与胎基布之间的剥离强度为3N/mm以上。
3.根据权利要求1或2所述的风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构，其特征在于，所述胎基布包括聚酯类胎基布、聚氨酯类胎基布、聚酰胺类胎基布、氨纶类胎基布、碳纤维类胎基布和芳纶类胎基布中的一种或几种；所述胎基布的纵、横向断裂强力独立地为100N以上。
4.根据权利要求1或2所述的风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构，其特征在于，所述厚浆弹性涂料基底层、胎基布内侧厚浆弹性涂层和胎基布外侧厚浆弹性涂层所用弹性涂料的化学成分独立地包括聚氨酯类、聚脲类、聚丙烯酸酯类、聚硫类、聚有机硅类、改性聚氨酯类、改性聚脲类、改性聚丙烯酸酯类、改性聚硫类、改性聚有机硅类、聚氨酯聚脲类、聚氨酯丙烯酸类、丙烯酸聚氨酯类、聚氨酯聚硫类、聚硫聚氨酯类和聚氨酯有机硅类中的一种或几种；
所述弹性涂料固化后形成的弹性涂层的拉伸强度为5MPa以上，断裂伸长率为50％以上。
5.根据权利要求1所述的风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构，其特征在于，所述防护加强复合涂膜结构和所述风能叶片前缘表面之间还设置有底涂剂层，所述底涂剂层采用底涂剂涂布制备得到；
所述防护加强复合涂膜结构还包括设置在表层的耐候性弹性面层。
6.根据权利要求1、2或5所述的风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构，其特征在于，所述厚浆弹性涂料基底层的厚度不低于0.5mm，所述防护加强复合涂膜结构的总厚度为2～50mm。
7.权利要求1～6任意一项所述风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将风能叶片前缘的待防护区域基材进行清理；
(2)在清理后的待防护区域涂布厚浆弹性涂料基底层，然后在所述厚浆弹性涂料基底层上制备加强复合涂膜单元，单个加强复合涂膜单元的制备步骤依次包括：涂布胎基布内侧厚浆弹性涂层、设置胎基布、涂布胎基布外侧厚浆弹性涂层；所述加强复合涂膜单元的个数≥1。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，当所述加强复合涂膜单元的个数为1时，所述步骤(2)具体包括：
(a)在清理后的待防护区域涂布厚浆弹性涂料基底层；
(b)待厚浆弹性涂料基底层表干后，涂布胎基布内侧厚浆弹性涂层；
(c)在胎基布内侧厚浆弹性涂层表干前铺设一层胎基布，贴实；
(d)待胎基布内侧厚浆弹性涂层表干固化后，在所述胎基布上涂布胎基布外侧厚浆弹性涂层，使厚浆弹性涂料浸透所述胎基布并将所述胎基布的表面彻底覆盖，然后进行固化，得到风能叶片前缘防护加强复合涂膜结构；
当所述加强复合涂膜单元的个数大于1时，所述步骤(2)还包括：
(e)在所述步骤(d)中胎基布外侧厚浆弹性涂层固化所得复合涂层表面上，再依次重复步骤(b)～(d)，重复的次数为≥1次的整数倍。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述清理后，还包括在待防护区域表面涂布底涂剂的步骤，待底涂剂表干后，再涂布基底厚浆弹性涂料；
所述步骤(2)完成后，还包括在所得构件表面涂覆耐候性弹性面层涂料的步骤。
10.根据权利要求7～9任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述涂布的方法为手工涂布、机器喷涂和采用模板浇筑涂布中的一种或几种。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101876293A (zh) * 2009-05-01 2010-11-03 通用电气公司 具有预制的前缘段的风力涡轮叶片
CN202468173U (zh) * 2011-12-15 2012-10-03 保定华翼风电叶片研究开发有限公司 一种抗风沙腐蚀的风力发电叶片
CN107903422A (zh) * 2017-11-28 2018-04-13 上海高恒材料科技有限公司 一种风机叶片前缘保护层技术
CN112143302A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 西安热工研究院有限公司 一种风电叶片前缘防护涂料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101876293A (zh) * 2009-05-01 2010-11-03 通用电气公司 具有预制的前缘段的风力涡轮叶片
CN202468173U (zh) * 2011-12-15 2012-10-03 保定华翼风电叶片研究开发有限公司 一种抗风沙腐蚀的风力发电叶片
CN107903422A (zh) * 2017-11-28 2018-04-13 上海高恒材料科技有限公司 一种风机叶片前缘保护层技术
CN112143302A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 西安热工研究院有限公司 一种风电叶片前缘防护涂料及其制备方法

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