[發明專利]具有阻尼吸收能力的防冰涂層以及風機葉片

在審

• 申請號: 202310317894.6
• 申請日: 2023-03-28
• 公開（公告）號: CN116463027A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 程蕊;賀志遠;高沖;張潔;賈婷婷
• 申請（專利權）人: 中科融志國際科技（北京）有限公司
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D175/04;C09D7/62;C09K3/18
• 代理公司: 上海立群專利代理事務所(普通合伙) 31291
• 代理人: 劉振綺;毛立群

本發明提供了一種防冰涂層以及具有該防冰涂層的風機葉片，該防冰涂層具有優良的阻尼吸收能力，包括：具有阻尼吸收材料的阻尼吸收層；形成于阻尼吸收層上表面的疏水層，其中，疏水層至少包括一種或多種高分子疏水材料。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，能夠降低冰在疏水層表面的粘附性，從而抑制水滴在防冰涂層表面的結晶、成核，而阻尼吸收材料則能夠通過材料的微小形變將振動機械能轉變為內能，減少風沙、雨水對基材的侵蝕，降低維護成本，延長使用壽命，從而能夠同時兼顧阻尼性能和防冰性能。

技術領域

本發明涉及防冰技術領域，具體為一種具有阻尼吸收能力的防冰涂層以及風機葉片。

背景技術

覆冰結霜現象給人們的生產和生活帶來極大的不便，并且會造成巨大的經濟損失，特別是對于一些需要在寒冷環境下運行的設備，例如風力發電的葉片，船體和飛機的渦輪機葉片，一旦正在運行的設備表面有冰層粘附就會導致這些設備自重急劇增加、運行時的重心偏移、周圍的流場改變，極大的影響了設備的正常運轉，甚至可能導致設備損壞而引發嚴重的后果。

另外，對于長時間持續運轉的風機葉片等機械設備，往往會產生大量的振動機械能，不僅會降低機械設備的能量利用率，并且持續地高強度振動還會對損傷機械設備的連接穩定性，加快零部件的損耗，振動產生的巨大噪音還會影響大范圍內的居住環境，并且，一些惡劣環境下(例如風沙、大風、暴雨以及冰雹等)，持續地風力作用和雨滴、冰晶擊打也會對設備表面造成損傷。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種具有阻尼吸收能力的防冰涂層以及具有該防冰涂層的風機葉片，該防冰涂層具有較好的阻尼性能和防冰性能，能夠兼顧解決機械設備的結冰問題和設備在振動和擊打過程中易損壞的問題。

本發明一方面提供了一種具有阻尼吸收能力的防冰涂層，包括：具有阻尼吸收材料的阻尼吸收層；形成于阻尼吸收層上表面的疏水層，其中，疏水層至少包括一種或多種高分子疏水材料。

根據該技術方案，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，能夠降低水在疏水層表面的粘附性，從而抑制水在防冰涂層表面的結晶、成核，而阻尼吸收材料則能夠通過材料的微小形變將振動機械能轉變為內能，能夠在裝備的表面形成保護，對裝置本身的機械振動以及外部環境的持續擊打進行緩沖，從而能夠減少風沙、雨水對基材的侵蝕，降低維護成本，延長使用壽命，能夠同時兼顧阻尼性能和防冰性能。

作為優選的技術方案，阻尼吸收材料至少包括由環氧樹脂、聚氨酯和固化劑制得的復合材料，環氧樹脂與聚氨酯的摩爾比例為0.6-1.2。

根據該技術方案，環氧樹脂(EP)、聚氨酯(PU)和固化劑制得的復合材料具有互穿聚合物網絡結構(IPN)，由于交聯網絡之間的相互貫穿，產生強迫互溶和協同效應，使得阻尼吸收材料具有更寬的阻尼溫域，更高的阻尼損耗因子，并且，復合的阻尼吸收材料的阻尼損耗因子最大值tanδ_max對應的玻璃化轉變溫度T_g隨環氧樹脂與聚氨酯的摩爾比例升高而升高，當環氧樹脂與聚氨酯的摩爾比例為0.3-1時，制得的阻尼吸收材料的阻尼損耗因子最大值tanδ_max對應的玻璃化轉變溫度T_g為-18.4℃～20.7℃，從而能夠在寒冷的結冰環境下具有較高的阻尼性能。

作為優選的技術方案，阻尼吸收材料還包括無機填料。

根據該技術方案，無機填料的加入能夠增加IPN與無機填料之間的相互作用，從而阻尼吸收材料發生微形變時，增加材料體系內的摩擦力，在宏觀上，制得的防冰涂層的tanδ_max增大，具有更好的阻尼性能。

作為優選的技術方案，無機填料包括氟硅烷改性的納米二氧化硅顆粒。

根據該技術方案，氟硅烷改性的納米二氧化硅具有較低的表面能，能夠均勻地分散于材料中，促進EP和PU的交聯反應，增強EP和PU形成的互穿網絡中的分子間的鍵力，從而增加了阻尼吸收層的韌性，提升了防冰涂層的強度。