风电叶片水性复合涂层疏水、抗冲蚀与抗结冰性能探究

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.

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

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分类号：TG174.4;TQ637(金属学与热处理)

资助基金：中国国际科技合作重点项目2018YFE0194100

在线出版日期：2021-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：141-151