CN116200119B - 一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,包括以下步骤:(1)按比例量取超纯水、十八烷基三氯硅烷和有机溶剂;(2)将超纯水加入到十八烷基三氯硅烷中水解形成十八烷基三氯硅烷水解液;(3)将有机溶剂加入到十八烷基三氯硅烷水解液中搅拌均匀制成超疏水涂料。本发明制备的涂料可较大的提升风机叶片表面的接触角,且涂层的耐候性较好,施工工序简单、干燥速度也较快。
Description
技术领域:
本发明属于风力叶片表面疏水处理技术领域,特别涉及一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法。
背景技术:
风能属于可再生能源,在自然界中广泛存在,相较于化石能源,更容易获得和利用,因此,风电在清洁能源领域中占据着重要地位。
风机叶片作为风力发电设备中的重要组成之一,其强度、耐候性对设备的长期稳定运行有着重要意义。近年来,随着风力发电设备装机量持续增长、安装区域的不断扩大,风力发电设备稳定运行面临着诸多挑战。风机叶片长期工作过程中,会受到风沙、飞虫、冰雪等多种因素的影响,导致叶片表面各项性能指标下降,特别是风机叶片表面覆盖的雨雪,不仅会降低发电机的发电效率,同时也会降低风力叶片的使用寿命,影响设备长期的安全运行。因此,开发一种使用方便、成本低廉的自清洁技术,对延长风机叶片寿命、提高风力发电的经济效益有着重要的意义。
受到荷叶不沾水现象的启发,人们对疏水、超疏水领域进行了深入研究,其中使得常规材料拥有超疏水特征的涂层技术引起了多行业的广泛关注。为了赋予风机叶片具有超疏水特性,常规策略主要分为材料表面微米/纳米形貌的构建和低表面张力材料的使用。材料表面微米/纳米结构的构建通常步骤较为复杂,而现有的低表面张力材料虽然制备流程较为简单,但是很难同时满足成本、环保和使用便捷性等诸多要求,其中硅基化合物是常用的改变材料表面化学性质的原料,通过反应条件、有机硅化学性质等的调整,可以在材料表面产生多种不同的结构,从而改变材料表面化学性质,因此,采用硅基化合物,可以有效赋予风机叶片的疏水、自清洁性能。但是传统疏水硅基化合物的制备方式如“溶胶-凝胶”法,在制备过程中通常需要添加大量的水,这不仅会造成水解反应后形成的纳米颗粒浓度较低,需要多次涂覆工序才能使得基材达到满意的疏水性,而且由于水的干燥过程较长,工序更加费时,并且由于风机叶片位于户外且距底面较高,后期叶片疏水性维护成本较高。因此,迫切需要开发一种适用于风机叶片上的成本低廉、施工便捷的环保型疏水涂料。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,从而克服上述现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的,本发明提供了一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)按比例量取超纯水、十八烷基三氯硅烷和有机溶剂;
(2)将超纯水加入到十八烷基三氯硅烷中水解形成十八烷基三氯硅烷水解液;
(3)将有机溶剂加入到十八烷基三氯硅烷水解液中搅拌均匀制成超疏水涂料。
进一步的,作为优选,所述步骤(1)中有机溶剂为烷类溶剂或醇类溶剂。
进一步的,作为优选,所述步骤(1)中有机溶剂为正己烷、环己烷、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇。
进一步的,作为优选,所述步骤(1)中超纯水和十八烷基三氯硅烷的体积比为1.5%-15%。
进一步的,作为优选,所述步骤(1)中有机溶剂和十八烷基三氯硅烷的体积比为5-20。
进一步的,作为优选,所述步骤(2)中超纯水加入到十八烷基三氯硅烷中后先磁力搅拌0.5-1.5小时,再超声5-15分钟。
与现有技术相比,本发明的一个方面具有如下有益效果:
(1)本发明在反应过程中加入极少量的水,使得十八烷基三氯硅烷迅速水解产生纳米液滴,再搭配合适的有机溶剂,可极大的提高疏水涂料的干燥速度,并保证覆盖在风机叶片表面的疏水纳米颗粒聚集形成一定的微米/纳米结构,不仅可保证疏水效果,而且由于形成的纳米颗粒中含有两亲基团,因此纳米颗粒会和风机叶片表面产生较强的作用力,这种化学作用力和叶片表面形成的微米/纳米结构,可保证在恶劣的户外条件下能够保持优越的疏水性;
(2)本发明制备的超疏水涂料价格低廉,1公斤的涂料价格约为50元,可极大的保证使用成本,且施工工序简单,干燥速度较快,可快速完成施工。
具体实施方式:
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览,并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
实施例1:
一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)量取0.2ml的超纯水、8ml的十八烷基三氯硅烷和100ml的正己烷备用;
(2)将0.2ml的超纯水加入到8ml的十八烷基三氯硅烷中,用磁力搅拌棒搅拌1小时后再超声10分钟,使得十八烷基三氯硅烷水解形成纳米液滴;
(3)将100ml的正己烷加入到纳米液滴中,再次用磁力搅拌棒搅拌1小时后取2ml溶液喷涂与2×2cm的风机叶片表面上。
实施例2:
一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)量取0.4ml的超纯水、8ml的十八烷基三氯硅烷和100ml的正己烷备用;
(2)将0.4ml的超纯水加入到8ml的十八烷基三氯硅烷中,用磁力搅拌棒搅拌1小时后再超声10分钟,使得十八烷基三氯硅烷水解形成纳米液滴;
(3)将100ml的正己烷加入到纳米液滴中,再次用磁力搅拌棒搅拌1小时后取2ml溶液喷涂与2×2cm的风机叶片表面上。
实施例3:
一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)量取1ml的超纯水、8ml的十八烷基三氯硅烷和100ml的正己烷备用;
(2)将1ml的超纯水加入到8ml的十八烷基三氯硅烷中,用磁力搅拌棒搅拌1小时后再超声10分钟,使得十八烷基三氯硅烷水解形成纳米液滴;
(3)将100ml的正己烷加入到纳米液滴中,再次用磁力搅拌棒搅拌1小时后取2ml溶液喷涂与2×2cm的风机叶片表面上。
实施例4:
一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)量取0.2ml的超纯水、8ml的十八烷基三氯硅烷和100ml的乙醇备用;
(2)将0.2ml的超纯水加入到8ml的十八烷基三氯硅烷中,用磁力搅拌棒搅拌1小时后再超声10分钟,使得十八烷基三氯硅烷水解形成纳米液滴;
(3)将100ml的乙醇加入到纳米液滴中,再次用磁力搅拌棒搅拌1小时后取2ml溶液喷涂与2×2cm的风机叶片表面上。
实施例5:
一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)量取0.2ml的超纯水、8ml的十八烷基三氯硅烷和100ml的甲醇备用;
(2)将0.2ml的超纯水加入到8ml的十八烷基三氯硅烷中,用磁力搅拌棒搅拌1小时后再超声10分钟,使得十八烷基三氯硅烷水解形成纳米液滴;
(3)将100ml的甲醇加入到纳米液滴中,再次用磁力搅拌棒搅拌1小时后取2ml溶液喷涂与2×2cm的风机叶片表面上。
测试实施例1-5喷涂后风机叶片表面的接触角,户外放置1年后再次测试风机叶片表面的接触角,测试结果如下表所示:
序号 | 风机叶片接触角 | 户外放置一年后接触角 |
实施例1 | 163° | 151° |
实施例2 | 147° | 143° |
实施例3 | 132° | 121° |
实施例4 | 141° | 131° |
实施例5 | 138° | 126° |
从表中结果可知,采用本发明的超疏水涂料涂布到风机叶片表面后,风机叶片表面的接触角可以得到较大的提升,当超纯水和十八烷基三氯硅烷体积比小于12.5%时,并且有机溶剂为正己烷时,风机叶片表面的接触角提升更为明显,并且具有较好的耐候性。主要原因是少量的超纯水能够让十八烷基三氯硅烷快速水解,形成浓度较高的纳米液滴,纳米液滴中含亲水端和疏水端,亲水端和疏水端和和风机叶片表面产生较强的作用力,这种作用力可以提高疏水涂层的耐久性。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (3)
1.一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按比例量取超纯水、十八烷基三氯硅烷和有机溶剂;
(2)将超纯水加入到十八烷基三氯硅烷中水解形成十八烷基三氯硅烷水解液;
(3)将有机溶剂加入到十八烷基三氯硅烷水解液中搅拌均匀制成超疏水涂料;
所述步骤(1)中有机溶剂为烷类溶剂或醇类溶剂,超纯水和十八烷基三氯硅烷的体积比为1.5%-15%,有机溶剂和十八烷基三氯硅烷的体积比为5-20。
2.根据权利要求1所述的一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中有机溶剂为正己烷、环己烷、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇。
3.根据权利要求1所述的一种速干型风力机叶片用超疏水涂料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中超纯水加入到十八烷基三氯硅烷中后先磁力搅拌0.5-1.5小时,再超声5-15分钟。
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