风电叶片水性复合涂层疏水、抗冲蚀与抗结冰性能探究

• 作者: 罗彤彤 汪涛 项伟 杨蒙蒙
• 来源期刊: 表面技术
• 关键词: 风电叶片 水性 复合涂层 气固冲蚀 疏水 抗冲蚀 抗结冰
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 表面功能化|Surface Functionalization
• 页码范围: 141-151
• 页数: 11页
• 分类号: TG174.4|TQ637
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.09.014

摘要

目的 以水性FEVE氟碳树脂为主要成膜物质,TiO2、SiO2与AlN微纳复合颗粒作为颜填料,制备一种适用于风电叶片上的具有疏水、抗冲蚀与抗结冰性能的环保型水性氟碳涂层.方法 利用透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)及接触角测量仪等,讨论加入不同成分颜填料改性后对涂层疏水性能的影响,并分析加入硬质陶瓷AlN颗粒后,涂层抗冲蚀性能及抗结冰性能的变化.结果 经氟硅烷改性后,纳米TiO2的分散性能、疏水性能及成膜性能都有所提高.涂层在经过微纳颗粒复合改性后,其外观平整,并具有良好的疏水性能,接触角提升至140°左右.在模拟风沙环境的气-固冲蚀过程中可以发现,AlN质量分数为4％时,涂层具有最佳的抗冲蚀性能,在冲蚀过程中,涂层无明显剥落,且疏水性能稳定,接触角提升并稳定在150°以上,出现了一种冲蚀激发的疏水性提高现象,表现出优异的抗冲蚀性能和机械耐久性.此外,改性复合涂层在模拟结冰过程中,其结冰时间在–10℃达到1601.4 s,冰层附着力仅有76 kPa,并且在更低温的条件下也表现出良好的抗结冰性能.结论 所制水性复合涂层具有良好的疏水性、抗冲蚀性及抗结冰性,符合风电叶片在风沙及冰冻等环境下的使用要求,为新型风电叶片防护涂料的发展提供了一定的可行性研究.