风机叶片用抗结冰涂料的研究.pdf

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1、月科技创业刊PIONEERINGWITHSCIENCE&TECHNOLOGYMONTHLY风机叶片用抗结冰涂料的研究吴一帆（武汉理工大学材料科学与工程学院湖北武汉430070）摘要：介绍了防冰涂料的机理以及国内外防冰涂料的研究进展，论述了风机叶片防覆冰的现实意义、分析了各种涂料的防覆冰原理及优缺点；同时提出了将防冰涂料与热除冰技术联合使用的可行性。关键词：防冰涂料；风机叶片；电热除冰中图分类号：TQ637文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1665－2272．2014．10．080我国风能资源丰富，开发潜力以降低冰或水（结冰前）与表面的喷涂在铜板基体上，在－8℃的低温巨大。然而

2、丰富的风资源基本分布黏附力，从而达到防冰或延迟结冰观察室中，观察其接触角（CA）为在冰天雪地的北方以及湿气非常的效果。大量的研究证明，表面超164．62°、滚动角（CAH）为6．17°，为大的沿海地带，环境极其恶劣。风疏水化能降低冰的黏附强度，延迟超疏水表面，结冰时间较未保护的机叶片在低温条件下运行时，如温冰的增长，减少覆冰量，一般认为铜板对比延迟了30s，且斜坡上结度低于零摄氏度，尤其是遇到雨接触角越大（＞150°），滚动角越小冰更易滑落，铜板上的纳米氟碳树水、冰雪，过冷却水滴时，就会发生（＜10°）的超疏水涂层的防冰效果脂涂层拥有较好的抗结冰效果。冻冰现象。随着风电机组装机容量优良。涂层表

3、面的粗糙程度也是决有研究表明，氟和有机硅结合日益增多，冰冻对机组的影响已逐定冰黏附强度的因素之一，表面具制备的氟硅低表面能涂层比单一步体现。因此，研究机组防冰冻技有合适的微／纳米结构和一定的粗的含氟或有机硅的低表面涂层具术有较大的现实意义。糙程度（或表面纹理），不仅可以提有更低的冰黏附力。1997年Murase冰冻会造成风速仪、风向标故高表面的疏水性能，延迟结冰时认为，涂层中的氟和有机硅成分间障或采集的数据误差增大，引起机间，而且可以截留停留在涂层表面产生的协同效应有助于降低表面组出力下降或停机。风机叶片覆冰水分子下的部分空气，造成冰体与对冰的黏附力。涂层中的含氟和有后，由于叶片每个截面覆冰厚

4、度不基体界面的应力集中，在一定的外机硅组分的水分子定向以及相互一，使得叶片原有的翼型改变，影力作用下（如震动、倾斜、剪切力作用力或结合能不同，扰乱了冰／响风电机组的载荷，机组寿命受到等），使冰更易从涂层表面脱落。涂层表面间的有序排列，从而降低一定影响。同时结冰后的翼型会提了冰的黏附强度。前进入失速区，导致桨叶气动性能2防冰涂料的国内外研究进展3被动型风机叶片防覆冰恶化。叶片表面覆冰后，随着温度升高，冰块就会脱落，会对机组和目前疏冰涂层主要是指低表3．1机械除冰现场人员造成很大的安全隐患。面能的涂层，含氟材料的表面能最机械除冰是用依靠外界机械低可以达到6．7mN／m，材料中碳氟力把冰破碎，然后靠

5、气流吹除，或1涂料的防冰机理键（C—F）键能高、难极化，由此导者利用离心力、振动把冰除去。目基体表面结冰与其和水分子致其表面能极低，使氟材料具有很前风电行业使用最多的方法就是之间的相互作用力有关，分子间作好的憎水憎冰性。2012年华中科技利用人工击碎覆冰，但是工作强度用力越大，冰的黏附强度就越高。大学的王洪使用纳米氟碳材料，以大、操作范围有限，并不是最理想通过改变涂层表面的化学组成成铜板为基材制备防冰涂料，使用乙的除冰方法。分，降低涂层的表面能，使其成为醇作为溶剂的氟化烃，经全氟聚氧3．2溶液防冰超疏水表面（即接触角＞150°），可烷基碳酸氮素衍生物表面改性剂，溶液防冰是使用防冻液喷洒收稿日期

6、：2014-09-02188科技创业月刊2014年第10期风机叶片用抗结冰涂料的研究应用技术应用技术到风机叶片表面进行防冰或除冰。热效果好，可以增加叶片表面温和原子力显微镜扫描具有涂层及防冰液是冰点很低的化学液体，用度，实现除冰目的。没有涂层的叶片表面，结果显示涂酒精和甘油的混合物或是异丙基4．2光热型涂料层具有荷叶效应。此外，在紫外线酒精，使水在叶片表面上冰点降低光热型涂料是利用太阳光的照射下这种新涂层是稳定的，而且或者使冰融化，溶液防冰是一种短热能达到防覆冰目的的主要涂料，这种纳米涂膜的生产简单，成本低期防冰方法，它的有效作用时间主要组成为具有高疏水性的基料廉。短，结冰较多的情况下即使用量

7、大和特定吸光传热性能的颜料，选择4．5有机氟类涂层除冰效果也并不理想。性能良好的颜料起到决定性的影随着人们对氟基聚合物性能3．3热能防冰响。其原理是通过严格控制光的漫了解的加深，近几年开展了含氟聚电热防冰是在风机叶片制作反射，提高该类涂料对不同光谱的合物的研究。许多新的反应单体，时预埋加热元件、转换器、电源等选择性吸热率，降低光的反射率，聚合方法都得到广泛研究，如以甲组成电热防冰系统，可用碳纤维做