[发明专利]一种风电叶片前缘防护材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种风电叶片前缘防护材料及其制备方法和应用，所述的风电叶片前缘防护材料，包括PVDF膜和环氧树脂基涂层；其中，环氧树脂基涂层按重量份数计，包括组分：环氧树脂100份；引发剂0.4~1.5份；溶剂8~20份。本发明的风电叶片前缘防护材料，通过采用辐照接枝的方法在PVDF膜表面形成一层极性的环氧树脂涂层，从而提高PVDF膜的粘接性能，可在风电叶片灌注成型时与叶片一体成型固化，实现PVDF膜与风电叶片表面的紧固粘接，对风电叶片前缘的防护效果佳、防护周期长，满足风电叶片前缘防护材料在叶片服役周期能够有效防护且免维修的需求。

技术领域

本发明涉及风电叶片防护技术领域，具体涉及一种风电叶片前缘防护材料及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性和尺寸稳定性，是大型风电叶片的首选材料，目前，风电叶片大多采用玻璃纤维或碳纤维增强环氧树脂制备。风电机组一般安装于偏远的地区，运行环境恶劣，叶片作为捕获风能的唯一构件，其前缘由于长期受到风力的摩擦以及沙粒、盐雾、雨水的冲击，是风电叶片上最容易出现腐蚀的部位；特别是叶片的叶尖前缘部位，由于比较薄而且叶尖运转的线速度很大，该部位的腐蚀是整个叶片中最为严重的。风电叶片前缘出现腐蚀之后，风电叶片的气动外形将受到影响，导致风电机组发电量降低；叶片前缘腐蚀问题如果不及时解决，随着时间的推移，叶片会发生更为严重的损伤，对风电机组的安全运行带来隐患。因此，前缘防护是大型叶片开发中面临的一项重要挑战。

目前，叶片的前缘防护普遍采用贴前缘保护膜方法。但保护膜对施工工艺要求苛刻，贴膜前需要使用细砂纸对前缘贴膜区域的表面进行打磨和清洁，工作量大，且贴膜过程不允许有微小的气泡；在叶片的运输和吊装过程中很容易损伤保护膜，且叶片在运行过程中经常出现起泡、边缘卷起、叶尖处保护膜风化移位等现象，保护膜的使用寿命一般只有4~5年，需要重新更换，维护成本很高。现有技术中已有前缘保护漆产品可用于叶片前缘防护，主要采用常规油漆的喷涂、刷涂或滚涂的方式进行涂覆，但前缘保护漆的可操作时间短、温湿度操作范围较窄，只适用于工厂的制造，不能应用于风电叶片的现场前缘防护维修。

PVDF（聚偏氟二乙烯）具备优良的耐候性、耐磨性、韧性和耐粉化等特点，其户外使用寿命可达到20年以上，可满足风电叶片前缘防护材料在叶片服役周期免维护的需求，但是，PVDF涂料的涂覆需经过高温烘烤，加工过程繁琐，限制了其在风电叶片上的应用；PVDF膜的表面粘性差，与风电叶片表面难以粘接，采用贴膜方式用于风电叶片前缘防护的防护效果不佳。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种风电叶片前缘防护材料，使用方便、与风电叶片表面的粘接强度高、对风电叶片前缘的防护效果佳、防护周期长。

本发明的另一目的在于提供上述风电叶片前缘防护材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种风电叶片前缘防护材料，包括PVDF膜和环氧树脂基涂层；所述的环氧树脂基涂层涂覆在PVDF膜上并通过辐照与PVDF膜表面接枝；所述的环氧树脂基涂层，按重量份数计，包括以下组分：

环氧树脂 100份；

引发剂 0.4~1.5份；

溶剂 8~20份。

所述的环氧树脂基涂层涂覆在PVDF膜与风电叶片粘接的一面。本发明通过采用环氧树脂与PVDF膜表面聚合接枝，在PVDF膜表面形成一层极性的涂层，从而有效提高PVDF膜与风电叶片表面的粘接性能；优选的，所述的环氧树脂的环氧值为0.3~0.56。

所述的引发剂选自二苯基碘鎓六氟磷酸盐、双(4-叔丁基苯)碘鎓六氟磷酸盐、4-异丙基-4’甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基）硼酸盐或4,4’-二甲基二苯基碘鎓六氟磷酸盐中的任意一种或几种。