CN113773732B - 一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层及其制备方法和应用，涉及表面涂层强化领域，由A组分和B组分按1:1.5‑2.1比例混合而成；其中，所述A组分由改性异氰酸酯30‑55份、聚醚多元醇20‑40份、润滑剂10‑20份和改性氧化石墨烯浆料2‑10份组成；所述B组分由扩链剂10‑28份、改性端氨基聚醚40‑55份、稀释剂5‑10份、发泡剂1‑5份、改性纳米二硫化钼5‑10份和助剂1‑5份组成。本发明的优点在于：本发明制得的防冰涂料制备的涂层表面能较低，展现出优秀的疏水性，能够在风电叶片表面形成具有较高附着力性能和防覆冰超滑聚脲涂层，既能提高涂层的使用寿命，又可以延迟液滴结晶过程和降低结晶后冰对基体的附着力，提高风机的发电效率及其使用寿命。

Description

一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及风电涂层领域，具体是涉及一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层及其制备方法和应用。
背景技术
风能是一种清洁的可再生能源，我国的风力资源丰富，近几年的风电产业得到了飞速的发展。但是进入寒冷的冬季，风机叶片表面结冰会影响到风机的发电效率及其使用寿命，因此，研发出一种低成本、高效率的除冰技术显得尤为重要。就目前的除冰技术而言主要分为两类：一类是需要外界提供能量的被动除冰方式，另一类是不需要外界提供能量的主动除冰方式。目前人们运用的除冰方式主要是被动除冰，这种除冰方式是通过物理或化学手段使设备表面的冰块脱落或融化。虽然被动除冰能够快速有效的去除设备表面的冰层，但是这种除冰方式不仅浪费人力、财力，而且还会威胁到工作人员的人身安全。而主动式防覆冰可以设计合理的防覆冰涂层达到防覆冰目的，和被动除冰法相比，主动除冰具有耗能低，安全无顾虑，省时省力等优点。
聚脲是由异氰酸酯组分和氨基化合物反应而成的弹性体喷涂材料，具有环保、价格低廉的优点，而且兼顾良好的抗冲击强度、柔韧性、防水、防腐蚀和施工性能。但是现有的聚脲涂层远远没有达到超疏水表面，并且其表面具有较大的摩擦系数，无法促进液滴滚落、延迟结晶过程以及降低结晶后冰对基体的附着力，所以其不具备防覆冰的功能性。因此，亟需提供一种同时兼具对风电叶片具有较高附着力性能和防覆冰超滑聚脲涂层，既能提高涂层的使用寿命，又可以延迟液滴结晶过程和降低结晶后冰对基体的附着力，提高风机的发电效率及其使用寿命。
发明内容
为解决上述技术问题，提供一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层及其制备方法和应用，本技术方案解决了上述背景技术中提出的现有的聚脲涂层远远没有达到超疏水表面，并且其表面具有较大的摩擦系数，无法促进液滴滚落、延迟结晶过程以及降低结晶后冰对基体的附着力，所以其不具备防覆冰的功能性的问题。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层，由A组分和B组分按1:1.5-2.1比例混合而成；
其中，所述A组分有如下重量份数的成分组成：
改性异氰酸酯30-55份、聚醚多元醇20-40份、润滑剂10-20份和改性氧化石墨烯浆料2-10份；
所述B组分由如下重量份数的成分组成：
扩链剂10-28份、改性端氨基聚醚40-55份、稀释剂5-10份、发泡剂1-5份、改性纳米二硫化钼5-10份和助剂1-5份。
优选的，所述改性异氰酸酯由如下重量份数的成分混合反应而成：
表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH1-2份、聚乙烯吡咯烷酮10-15份、全氟烷基醇15-20份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷20-25份和异氰酸酯200份；
其中所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯三聚体中的一种或多种混合而成。
优选的，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚乙二醇和聚四氢呋喃醚中的一种或多种混合而成，所述润滑剂为聚二甲基硅氧烷、全氟聚醚润滑油以及二甲基硅油中的一种或多种混合而成。
优选的，所述改性端氨基聚醚由马来酸酯以及丙烯酸羟丙酯与端氨基聚醚混合按照5～8:1～3：50比例混合反应而成；
其中，所述马来酸酯为马来酸二乙酯或马来酸二丁酯其中一种。
进一步的，提出一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层的制备方法，包括如下步骤：
原料制备：制备改性异氰酸酯、改性氧化石墨烯浆料、改性端氨基聚醚和改性纳米二硫化钼；
制备A组分：在氮气气氛下，将改性异氰酸酯30-55份、聚醚多元醇20-40 份混合，后升温至60～90℃下反应3～4h，得到聚合物，之后向聚合物中依次加入润滑剂10-20份和改性氧化石墨烯浆料2-10份，在1800～2000r/min下搅拌4～5h，得到A组分，所述A组分NCO值优选为12～15％；所述A组分的粘度为 700～800mPa·s；
制备B组分：将扩链剂10-28份、改性端氨基聚醚40-55份、稀释剂5-10 份、发泡剂1-5份、改性纳米二硫化钼5-10份混合后在1500～2000r/min下搅拌 30～50min，之后在90～102℃下加热3～4h，之后向所述氨基聚合物加入助剂，在 1500～2000r/min下搅拌20～30min，得到B组分；
AB组分混合：在80℃下，将组分A和组分B在动态混合室内混合均匀；
其中所述扩链剂为二乙基甲苯二胺、3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷中的一种或多种；
所述稀释剂为碳酸丙烯酯、乙酸正丁酯中的一种或多种；
所述发泡剂为偶氮二异丁腈、N，N’-二甲基-N，N’-二亚硝基对苯二甲酰胺中的一种或多种；
所述助剂包括流平剂、消泡剂和分散剂。
可选的，所述改性异氰酸酯的制备方法为：
制备表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH：将碳纳米纤维与浓硝酸按照5～6g：80～100mL的重量体积比混合，所述碳纳米纤维直径为120～130nm；所述碳纳米纤维的长度为10～20μm没，所述浓硝酸浓度为75～78％，之后在25～30kHz 的频率下进行第一超声处理10-20min，之后在120-130℃下，进行第一加热回流 2-3h，之后向第一加热回流的产物中加入1000mL去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至80-90℃下进行干燥24-25h，得到酸化碳纳米纤维CNF-COOH，之后将酸化碳纳米纤维CNF-COOH与二氯亚砜按照2～3g：80～90mL 的重量体积比混合，在25～30kHz的频率下进行第二超声处理10-20min，之后在 75-85℃下，进行第二加热回流24～25h，对第二加热回流的产物进行减压蒸馏，得到酰化碳纳米纤维CNF-COCl，之后将酰化碳纳米纤维CNF-COCl与乙二醇按照1.5～2g：80～90mL的重量体积比混合，在25～30kHz的频率下进行第三超声处理10-20min，之后在120～130℃的温度下进行羟基化反应48-50h，之后向羟基化反应的产物中加入1000mL去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至 80-90℃下进行干燥24-25h，得到表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH；
混合：控制环境温度为50-70℃将表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH1-2 份、聚乙烯吡咯烷酮10-15份、全氟烷基醇15-20份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷20-25份和异氰酸酯200份在氮气气氛下进行混合；
搅拌：对混合物在1500～2000r/min下搅拌混合3～5h；
超声：对搅拌产物在30～50kHz下超声处理30～60min得到改性异氰酸酯。
可选的，所述改性氧化石墨烯浆料的制备步骤为：在25-30℃，甲基三甲氧基硅烷与氧化石墨烯按照2mL：7g的体积重量比混合，进行初步改性反应 10-20min，对初步改性反应产物在110-150℃下进行干燥处理5-8h得到初步氧化石墨烯，之后在氮气气氛下，在60-100℃下向初步改性氧化石墨烯中依次加入 3ml聚二甲氧基硅烷以及1ml硅烷偶联剂，进行改性反应30～50min，之后在 30～50kHz超声处理30-60min后得到改性氧化石墨烯浆料。
可选的，所述改性端氨基聚醚的制备步骤为：在氮气气氛下，保持温度为 90～120℃将马来酸酯以及丙烯酸羟丙酯与端氨基聚醚混合按照5～8:1～3：50比例进行混合，之后在1500-2000r/min的转速进行混合30-40h进行改性反应，得到改性端氨基聚醚。
可选的，所述改性纳米二硫化钼的制备步骤为：将纳米二硫化钼与无水乙醇混合按照20g：100mL的质量体积比混合，之后在1000～1500r/min转速下搅拌 1h，之后使用氨水将pH值至中性得到纳米二硫化钼悬浮液，之后将乙烯基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷和纳米二硫化钼悬浮液按照6:5:100的体积比进行混合，之后在60～70℃温度下，以1500～1800r/min的转速进行水热反应24～28h，对水热反应的产物使有布氏漏斗进行过滤，后使用乙醇对过滤产物进行清洗，之后进行抽滤3次，对抽滤产物在真空环境下升温至60～70℃，进行干燥4h得到改性纳米二硫化钼。
再进一步的，提出上述的风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层在风电叶片表面涂覆中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过改性异氰酸酯提高了聚脲涂层对基体的附着力以及降低聚脲涂层表面能，从而提高涂层的使用寿命和防覆冰性能；通过添加改性氧化石墨烯浆料、改性纳米二硫化钼提高了聚脲涂层的抗冲击性能和降低聚脲涂层表面摩擦系数，同时使得涂层具有较高的疏水性，改善了涂层的防覆冰性能，并且改性端氨基聚醚可以降低涂层的成膜速度和表面能，使其具有更好的力学性能和施工的灵活性，同时可以延迟液滴在涂层表面的结晶过程，提高防覆冰性能；通过添加润滑剂，大大降低聚脲涂层表面的摩擦系数，进一步降低结晶后冰对聚脲涂层的附着力，达到防覆冰的功能性。
附图说明
图1为本发明的制备工艺流程图；
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例一
制备表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH：将碳纳米纤维与浓硝酸按照5g： 80mL的重量体积比混合，碳纳米纤维直径为120nm；碳纳米纤维的长度为10 μm，浓硝酸浓度为75％，之后在25kHz的频率下进行第一超声处理10min，之后在120℃下，进行第一加热回流2h，之后向第一加热回流的产物中加入1000mL 去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至80-90℃下进行干燥24h，得到酸化碳纳米纤维CNF-COOH，之后将酸化碳纳米纤维CNF-COOH与二氯亚砜按照2g：80mL的重量体积比混合，在25kHz的频率下进行第二超声处理10min，之后在75℃下，进行第二加热回流24h，对第二加热回流的产物进行减压蒸馏，得到酰化碳纳米纤维CNF-COCl，之后将酰化碳纳米纤维CNF-COCl与乙二醇按照1.5g：80mL的重量体积比混合，在25kHz的频率下进行第三超声处理10min，之后在120℃的温度下进行羟基化反应48h，之后向羟基化反应的产物中加入 1000mL去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至80℃下进行干燥24h，得到表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH；
制备改性异氰酸酯：控制环境温度为50℃将将表面带有羟基的碳纳米纤维 CNF-OH1份、聚乙烯吡咯烷酮10份、全氟烷基醇15份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷20份和六亚甲基二异氰酸酯三聚体200份在氮气气氛下进行混合，对混合物在1500r/min下搅拌混合3h，对搅拌产物在30kHz下超声处理30min得到改性异氰酸酯；
制备改性氧化石墨烯浆料：在25℃，甲基三甲氧基硅烷与氧化石墨烯按照 2mL：7g的体积重量比混合，进行初步改性反应10min，对初步改性反应产物在 110℃下进行干燥处理8h得到初步氧化石墨烯，之后在氮气气氛下，在60℃下向初步改性氧化石墨烯中依次加入3ml聚二甲氧基硅烷以及1ml硅烷偶联剂，进行改性反应30min，之后在30kHz超声处理60min后得到改性氧化石墨烯浆料；
制备改性端氨基聚醚：在氮气气氛下，保持温度为90℃将马来酸二乙酯以及丙烯酸羟丙酯与端氨基聚醚混合按照5：1：50比例进行混合，之后在1500r/min 的转速下搅拌进行混合30h进行改性反应，得到改性端氨基聚醚；
制备改性纳米二硫化钼：将纳米二硫化钼与无水乙醇混合按照20g：100mL 的质量体积比混合，之后在1000r/min转速下搅拌1h，之后使用氨水将pH值至中性得到纳米二硫化钼悬浮液，之后将乙烯基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷和纳米二硫化钼悬浮液按照6:5:100的体积比进行混合，之后在60℃温度下，以 1500r/min的转速进行水热反应24h，对水热反应的产物使有布氏漏斗进行过滤，后使用乙醇对过滤产物进行清洗，之后进行抽滤3次，对抽滤产物在真空环境下升温至60℃，进行干燥4h得到改性纳米二硫化钼；
制备A组分：将50份改性六亚甲基二异氰酸酯三聚体和22份聚四氢呋喃醚加入反应釜中，在氮气气氛、60℃下反应3h，再依次加入10份聚二甲基硅氧烷、10份全氟聚醚润滑油和8份改性氧化石墨烯浆料，按照2000r/min的速率搅拌4h，得到A组分，NCO值为15％，粘度为750mPa·s；
制备B组分：将二乙基甲苯二胺22份、改性端氨基聚醚50份、N，N’- 二甲基-N，N’-二亚硝基对苯二甲酰胺1份、改性纳米二硫化钼8份、碳酸丙烯酯15份加入反应釜中，在1500r/min的转速搅拌30min，之后升温至90℃加热3h，再依次加入氟碳改性丙烯酸酯流平剂AKN-3600 2份、消泡剂DU-964 1 份、分散剂HT-5027 1份按照1500r/min的速率搅拌20min得到B组分；
聚脲涂层的制备：在60℃下，将组分A和组分B按1:1.8在动态混合室内混合均匀，然后采用高压喷涂机喷涂进行喷涂，经固化后得到风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层。
实施例二
制备表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH：将碳纳米纤维与浓硝酸按照6g：100mL的重量体积比混合，碳纳米纤维直径为130nm；碳纳米纤维的长度为20 μm没，浓硝酸浓度为78％，之后在30kHz的频率下进行第一超声处理20min，之后在130℃下，进行第一加热回流3h，之后向第一加热回流的产物中加入 1000mL去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至80-90℃下进行干燥 25h，得到酸化碳纳米纤维CNF-COOH，之后将酸化碳纳米纤维CNF-COOH与二氯亚砜按照3g：90mL的重量体积比混合，在30kHz的频率下进行第二超声处理20min，之后在85℃下，进行第二加热回流25h，对第二加热回流的产物进行减压蒸馏，得到酰化碳纳米纤维CNF-COCl，之后将酰化碳纳米纤维CNF-COCl 与乙二醇按照3g：90mL的重量体积比混合，在30kHz的频率下进行第三超声处 20min，之后在130℃的温度下进行羟基化反应50h，之后向羟基化反应的产物中加入1000mL去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至80-90℃下进行干燥25h，得到表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH；
制备改性异氰酸酯：控制环境温度为50℃将将表面带有羟基的碳纳米纤维 CNF-OH2份、聚乙烯吡咯烷酮15份、全氟烷基醇20份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷25份和二苯基甲烷二异氰酸酯200份在氮气气氛下进行混合，对混合物在 2000r/min下搅拌混合5h，对搅拌产物在50kHz下超声处理60min得到改性异氰酸酯；
制备改性氧化石墨烯浆料：在30℃，甲基三甲氧基硅烷与氧化石墨烯按照 2mL：7g的体积重量比混合，进行初步改性反应20min，对初步改性反应产物在 150℃下进行干燥处理5h得到初步氧化石墨烯，之后在氮气气氛下，在100℃下向初步改性氧化石墨烯中依次加入3ml聚二甲氧基硅烷以及1ml硅烷偶联剂，进行改性反应50min，之后在50kHz超声处理30min后得到改性氧化石墨烯浆料；
制备改性端氨基聚醚：在氮气气氛下，保持温度为120℃将马来酸二丁酯以及丙烯酸羟丙酯与端氨基聚醚混合按照8：3：50比例进行混合，之后在2000r/min 的转速下搅拌进行混合40h进行改性反应，得到改性端氨基聚醚；
制备改性纳米二硫化钼：将纳米二硫化钼与无水乙醇混合按照20g：100mL 的质量体积比混合，之后在1500r/min转速下搅拌1h，之后使用氨水将pH值至中性得到纳米二硫化钼悬浮液，之后将乙烯基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷和纳米二硫化钼悬浮液按照6:5:100的体积比进行混合，之后在70℃温度下，以 1800r/min的转速进行水热反应28h，对水热反应的产物使有布氏漏斗进行过滤，后使用乙醇对过滤产物进行清洗，之后进行抽滤3次，对抽滤产物在真空环境下升温至70℃，进行干燥4h得到改性纳米二硫化钼；
制备A组分：将50份改性二苯基甲烷二异氰酸酯和25份聚氧化丙烯二醇加入反应釜中，在氮气气氛、60℃下反应3h，再依次加入8份聚二甲基硅氧烷、 10份全氟聚醚润滑油和7份改性氧化石墨烯浆料，按照2000r/min的速率搅拌 4h，得到A组分，NCO值为14％，粘度为780mPa·s；
制备B组分：将二乙基甲苯二胺22份、改性端氨基聚醚50份、偶氮二异丁腈AIBN 1份、改性纳米二硫化钼8份和乙酸正丁酯15份加入反应釜中，在 1500r/min的转速搅拌30min，之后升温至90℃加热3h，再依次加入氟碳改性丙烯酸酯流平剂AKN-3600 2份、消泡剂DU-964 1份、分散剂HT-5027 1份按照 1500r/min的速率搅拌20min得到B组分；
聚脲涂层的制备：在80℃下，将组分A和组分B按照1:1.5在动态混合室内混合均匀，然后采用高压喷涂机进行喷涂，经固化后得到风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层。
实施例三
制备表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH：将碳纳米纤维与浓硝酸按照5g： 80mL的重量体积比混合，碳纳米纤维直径为120nm；碳纳米纤维的长度为10 μm没，浓硝酸浓度为75％，之后在25kHz的频率下进行第一超声处理10min，之后在120℃下，进行第一加热回流2h，之后向第一加热回流的产物中加入 1000mL去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至80-90℃下进行干燥 25h，得到酸化碳纳米纤维CNF-COOH，之后将酸化碳纳米纤维CNF-COOH与二氯亚砜按照2g：80mL的重量体积比混合，在25kHz的频率下进行第二超声处理10min，之后在75℃下，进行第二加热回流24h，对第二加热回流的产物进行减压蒸馏，得到酰化碳纳米纤维CNF-COCl，之后将酰化碳纳米纤维CNF-COCl 与乙二醇按照1.5g：80mL的重量体积比混合，在25kHz的频率下进行第三超声处10min，之后在120℃的温度下进行羟基化反应48h，之后向羟基化反应的产物中加入1000mL去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至80℃下进行干燥25h，得到表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH；
制备改性异氰酸酯：控制环境温度为50℃将将表面带有羟基的碳纳米纤维 CNF-OH2份、聚乙烯吡咯烷酮15份、全氟烷基醇20份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷25份和异佛尔酮二异氰酸酯200份在氮气气氛下进行混合，对混合物在 2000r/min下搅拌混合5h，对搅拌产物在50kHz下超声处理60min得到改性异氰酸酯；
制备改性氧化石墨烯浆料：在30℃，甲基三甲氧基硅烷与氧化石墨烯按照 2mL：7g的体积重量比混合，进行初步改性反应20min，对初步改性反应产物在 150℃下进行干燥处理5h得到初步氧化石墨烯，之后在氮气气氛下，在100℃下向初步改性氧化石墨烯中依次加入3ml聚二甲氧基硅烷以及1ml硅烷偶联剂，进行改性反应50min，之后在50kHz超声处理30min后得到改性氧化石墨烯浆料；
制备改性端氨基聚醚：在氮气气氛下，保持温度为110℃将马来酸二丁酯以及丙烯酸羟丙酯与端氨基聚醚混合按照7：2：50比例进行混合，之后在1800r/min 的转速下搅拌进行混合35h进行改性反应，得到改性端氨基聚醚；
制备改性纳米二硫化钼：将纳米二硫化钼与无水乙醇混合按照15g：100mL 的质量体积比混合，之后在1500r/min转速下搅拌1h，之后使用氨水将pH值至中性得到纳米二硫化钼悬浮液，之后将乙烯基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷和纳米二硫化钼悬浮液按照6:5:100的体积比进行混合，之后在70℃温度下，以 1800r/min的转速进行水热反应28h，对水热反应的产物使有布氏漏斗进行过滤，后使用乙醇对过滤产物进行清洗，之后进行抽滤3次，对抽滤产物在真空环境下升温至70℃，进行干燥4h得到改性纳米二硫化钼；
制备A组分：将50份改性异佛尔酮二异氰酸酯和25份聚氧化丙烯二醇加入反应釜中，在氮气气氛、70℃下反应3h，再依次加入8份聚二甲基硅氧烷、 10份全氟聚醚润滑油和10份改性氧化石墨烯浆料，按照2000r/min的速率搅拌 4h，得到A组分，NCO值为13％，粘度为800mPa·s；
制备B组分：3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷25份，改性端氨基聚醚50 份，偶氮二异丁腈AIBN 1份，改性纳米二硫化钼8份，碳酸丙烯酯12份加入反应釜中，在2000r/min的转速搅拌30min，之后升温至90℃加热3h，再依次加入氟碳改性丙烯酸酯流平剂AKN-3600 2份、消泡剂DU-964 1份、分散剂HT-5027 1份按照1500r/min的速率搅拌20min得到B组分；
聚脲涂层的制备：在60℃下，将组分A和组分B按照1:1.8在动态混合室内混合均匀，然后采用高压喷涂机进行喷涂，经固化后得到风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层。
性能测试：
按照GB9278-08-T涂料试样状态调节和试验的温湿度的规定条件，将实施例一、实施例二、实施例三放置7天后进行性能测试，测试结果如下
Figure BDA0003257356180000101
从上表可得：本发明制得的防冰涂料制备的涂层表面能较低，展现出优秀的疏水性，能够在风电叶片表面形成具有较高附着力性能和防覆冰超滑聚脲涂层，既能提高涂层的使用寿命，又可以延迟液滴结晶过程和降低结晶后冰对基体的附着力，提高风机的发电效率及其使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层，其特征在于，由A组分和B组分按1:1.5-2.1比例混合而成；
其中，所述A组分由如下重量份数的成分组成：
改性异氰酸酯30-55份、聚醚多元醇20-40份、润滑剂10-20份和改性氧化石墨烯浆料2-10份；
所述B组分由如下重量份数的成分组成：
扩链剂10-28份、改性端氨基聚醚40-55份、稀释剂5-10份、发泡剂1-5份、改性纳米二硫化钼5-10份和助剂1-5份；
其中，所述改性异氰酸酯为由按照重量份数计的表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH1-2份、聚乙烯吡咯烷酮10-15份、全氟烷基醇15-20份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷20-25份和异氰酸酯200份混合反应而成；
所述改性端氨基聚醚由马来酸酯以及丙烯酸羟丙酯与端氨基聚醚混合按照5~8:1~3：50比例混合反应而成；
所述改性氧化石墨烯浆料的制备步骤为：在25-30℃，将三甲基硅氧烷与氧化石墨烯按照2mL：7g的体积重量比混合，进行初步改性反应10-20min，对初步改性反应产物在110-150℃下进行干燥处理5-8h得到初步氧化石墨烯，之后在氮气气氛下，在60-100℃下向初步改性氧化石墨烯中依次加入3mL聚二甲基硅氧烷以及1mL硅烷偶联剂，进行改性反应30~50min，之后在30~50kHz超声处理30-60min后得到改性氧化石墨烯浆料；
所述改性纳米二硫化钼的制备步骤为：将纳米二硫化钼与无水乙醇按照20g：100mL的质量体积比混合，之后在1000~1500r/min转速下搅拌1h，之后使用氨水将pH值至中性得到纳米二硫化钼悬浮液，之后将乙烯基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷和纳米二硫化钼悬浮液按照6:5:100的体积比进行混合，之后在60~70℃温度下，以1500~1800r/min的转速进行水热反应24~28h，对水热反应的产物使有布氏漏斗进行过滤，后使用乙醇对过滤产物进行清洗，之后进行抽滤3次，对抽滤产物在真空环境下升温至60~70℃，进行干燥4h得到改性纳米二硫化钼。
2.根据权利要求1所述的一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层，其特征在于，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯三聚体中的一种或多种混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚乙二醇和聚四氢呋喃醚中的一种或多种混合而成，所述润滑剂为聚二甲基硅氧烷和全氟聚醚润滑油中的一种或多种混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层，其特征在于，所述马来酸酯为马来酸二乙酯或马来酸二丁酯其中一种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
原料制备：制备改性异氰酸酯、改性氧化石墨烯浆料、改性端氨基聚醚和改性纳米二硫化钼；
制备A组分：在氮气气氛下，将改性异氰酸酯30-55份、聚醚多元醇20-40份混合，后升温至60~90℃，下反应3~4h，得到聚合物，之后向聚合物中依次加入润滑剂10-20份和改性氧化石墨烯浆料2-10份，在1800~2000r/min下搅拌4~5h，得到A组分，所述A组分NCO值为12~15%；所述A组分的粘度为700~800mPa·s；
制备B组分：将扩链剂10-28份、改性端氨基聚醚40-55份、稀释剂5-10份、发泡剂1-5份、改性纳米二硫化钼5-10份混合后在1500~2000r/min下搅拌30~50min，之后在90~102℃下加热3~4h，之后加入助剂，在1500~2000r/min下搅拌20~30min，得到B组分；
AB组分混合：在60-80℃下，将组分A和组分B在动态混合室内混合均匀；
其中所述扩链剂为二乙基甲苯二胺、3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯甲烷中的一种或多种；
所述稀释剂为碳酸丙烯酯、乙酸正丁酯中的一种或多种；
所述发泡剂为偶氮二异丁腈、N，N’-二甲基-N，N’-二亚硝基对苯二甲酰胺中的一种或多种；
所述助剂包括流平剂、消泡剂和分散剂。
6.根据权利要求5所述的一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层的制备方法，其特征在于，所述改性异氰酸酯的制备方法为：
制备表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH：将碳纳米纤维与浓硝酸按照5~6g：80~100mL的重量体积比混合，所述碳纳米纤维直径为120~130nm；所述碳纳米纤维的长度为10~20μm，所述浓硝酸浓度为75~78%，之后在25~30kHz的频率下进行第一超声处理10-20min，之后在120-130℃下，进行第一加热回流2-3h，之后向第一加热回流的产物中加入1000mL去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至80-90℃下进行干燥24-25h，得到酸化碳纳米纤维CNF-COOH，之后将酸化碳纳米纤维CNF-COOH与二氯亚砜按照2~3g：80~90mL的重量体积比混合，在25~30kHz的频率下进行第二超声处理10-20min，之后在75-85℃下，进行第二加热回流24~25h，对第二加热回流的产物进行减压蒸馏，得到酰化碳纳米纤维CNF-COCl，之后将酰化碳纳米纤维CNF-COCl与乙二醇按照1.5~2g：80~90mL的重量体积比混合，在25~30kHz的频率下进行第三超声处理10-20min，之后在120~130℃的温度下进行羟基化反应48-50h，之后向羟基化反应的产物中加入1000mL去离子水，进行稀释，后使用Φ0.22μm混纤微孔滤膜进行抽滤，对抽滤产物使用去离子水进行洗涤，之后在真空环境下升温至80-90℃下进行干燥24-25℃，得到表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH；
混合：控制环境温度为50-70℃，将表面带有羟基的碳纳米纤维CNF-OH1-2份、聚乙烯吡咯烷酮10-15份、全氟烷基醇15-20份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷20-25份和异氰酸酯200份在氮气气氛下进行混合；
搅拌：对混合物在1500~2000r/min下搅拌混合3~5h；
超声：对搅拌产物在30~50kHz下超声处理30~60min得到改性异氰酸酯。
7.根据权利要求5所述的一种风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层的制备方法，其特征在于，所述改性端氨基聚醚的制备步骤为：在氮气气氛下，保持温度为90~120℃，将马来酸酯以及丙烯酸羟丙酯与端氨基聚醚按照5~8:1~3：50比例进行混合，之后在1500-2000r/min的转速下搅拌进行混合30-40h进行改性反应，得到改性端氨基聚醚。
8.如权利要求1-4任一项所述的风电叶片用防覆冰超滑聚脲涂层在风电叶片表面涂覆中的应用。
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