[发明专利]具有阻尼吸收能力的防冰涂层以及风机叶片

说明书

本发明提供了一种防冰涂层以及具有该防冰涂层的风机叶片，该防冰涂层具有优良的阻尼吸收能力，包括：具有阻尼吸收材料的阻尼吸收层；形成于阻尼吸收层上表面的疏水层，其中，疏水层至少包括一种或多种高分子疏水材料。高分子疏水材料例如低表面能聚合物，由于材料自身的疏水性能，能够降低冰在疏水层表面的粘附性，从而抑制水滴在防冰涂层表面的结晶、成核，而阻尼吸收材料则能够通过材料的微小形变将振动机械能转变为内能，减少风沙、雨水对基材的侵蚀，降低维护成本，延长使用寿命，从而能够同时兼顾阻尼性能和防冰性能。

技术领域

本发明涉及防冰技术领域，具体为一种具有阻尼吸收能力的防冰涂层以及风机叶片。

背景技术

覆冰结霜现象给人们的生产和生活带来极大的不便，并且会造成巨大的经济损失，特别是对于一些需要在寒冷环境下运行的设备，例如风力发电的叶片，船体和飞机的涡轮机叶片，一旦正在运行的设备表面有冰层粘附就会导致这些设备自重急剧增加、运行时的重心偏移、周围的流场改变，极大的影响了设备的正常运转，甚至可能导致设备损坏而引发严重的后果。

另外，对于长时间持续运转的风机叶片等机械设备，往往会产生大量的振动机械能，不仅会降低机械设备的能量利用率，并且持续地高强度振动还会对损伤机械设备的连接稳定性，加快零部件的损耗，振动产生的巨大噪音还会影响大范围内的居住环境，并且，一些恶劣环境下(例如风沙、大风、暴雨以及冰雹等)，持续地风力作用和雨滴、冰晶击打也会对设备表面造成损伤。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种具有阻尼吸收能力的防冰涂层以及具有该防冰涂层的风机叶片，该防冰涂层具有较好的阻尼性能和防冰性能，能够兼顾解决机械设备的结冰问题和设备在振动和击打过程中易损坏的问题。

本发明一方面提供了一种具有阻尼吸收能力的防冰涂层，包括：具有阻尼吸收材料的阻尼吸收层；形成于阻尼吸收层上表面的疏水层，其中，疏水层至少包括一种或多种高分子疏水材料。

根据该技术方案，高分子疏水材料例如低表面能聚合物，由于材料自身的疏水性能，能够降低水在疏水层表面的粘附性，从而抑制水在防冰涂层表面的结晶、成核，而阻尼吸收材料则能够通过材料的微小形变将振动机械能转变为内能，能够在装备的表面形成保护，对装置本身的机械振动以及外部环境的持续击打进行缓冲，从而能够减少风沙、雨水对基材的侵蚀，降低维护成本，延长使用寿命，能够同时兼顾阻尼性能和防冰性能。

作为优选的技术方案，阻尼吸收材料至少包括由环氧树脂、聚氨酯和固化剂制得的复合材料，环氧树脂与聚氨酯的摩尔比例为0.6-1.2。

根据该技术方案，环氧树脂(EP)、聚氨酯(PU)和固化剂制得的复合材料具有互穿聚合物网络结构(IPN)，由于交联网络之间的相互贯穿，产生强迫互溶和协同效应，使得阻尼吸收材料具有更宽的阻尼温域，更高的阻尼损耗因子，并且，复合的阻尼吸收材料的阻尼损耗因子最大值tanδ_max对应的玻璃化转变温度T_g随环氧树脂与聚氨酯的摩尔比例升高而升高，当环氧树脂与聚氨酯的摩尔比例为0.3-1时，制得的阻尼吸收材料的阻尼损耗因子最大值tanδ_max对应的玻璃化转变温度T_g为-18.4℃～20.7℃，从而能够在寒冷的结冰环境下具有较高的阻尼性能。

作为优选的技术方案，阻尼吸收材料还包括无机填料。

根据该技术方案，无机填料的加入能够增加IPN与无机填料之间的相互作用，从而阻尼吸收材料发生微形变时，增加材料体系内的摩擦力，在宏观上，制得的防冰涂层的tanδ_max增大，具有更好的阻尼性能。

作为优选的技术方案，无机填料包括氟硅烷改性的纳米二氧化硅颗粒。

根据该技术方案，氟硅烷改性的纳米二氧化硅具有较低的表面能，能够均匀地分散于材料中，促进EP和PU的交联反应，增强EP和PU形成的互穿网络中的分子间的键力，从而增加了阻尼吸收层的韧性，提升了防冰涂层的强度。