【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电，具体涉及一种防冰涂层用的复合材料和防冰涂层及其制备方法。
技术介绍
1、风力发电机在遇到潮湿空气、盐雾、雨水、冰雪等低温天气时，叶片表面会出现冻冰、结冰现象，导致叶片荷载增大，长此以往会降低风电叶片使用寿命，使叶片翼型扭曲变形，影响风电机组的载荷，使得风电机组的发电效率大打折扣。
2、目前较为常用的防冰手段是在叶片的表面涂覆超疏水材料形成超疏水涂层进而减少水在叶片表面的停留，实现防结冰。这是由于超疏水涂层的微纳米结构中存在大量的空气气穴，减少冰与超疏水涂层表面的有效接触面积，可有效延迟结冰并降低冰的粘附强度。在大面积结冰条件下，以冰层剪切粘附强度定义的（超）疏冰涂层材料，其除冰外力都受限于结冰面积，随着结冰面积的增加而成比例增加，因此当超疏水涂层应用于风力发电机叶片表面这种大面积结构时，并不能很好地发挥除冰的作用。此外，现有超疏水防冰涂层的制备成本高，粗糙结构易损坏进而失去防冰性能，耐久性较差。
3、因此，如何在大面积表面结构上实现疏水防冰涂层长久有效地防冰、除冰性能是现有技术需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术存在的大面积表面结构上超疏水防冰涂层防冰性能差，粗糙结构易损坏进而导致涂层耐久差、寿命短的问题，提供了一种防冰涂层用的复合材料和防冰涂层及其制备方法，所述复合材料中的碳纤维和导电纳米材料便于电热除冰，聚四氟乙烯和聚二甲基硅氧烷的联用能够提高所述涂层在大表面结构上的疏水防冰性能，纳米二氧化硅可以提高
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种用于制备防冰涂层的组合物，该复合材料含有聚四氟乙烯、份碳纤维、聚二甲基硅氧烷和导电纳米材料。
3、以所述组合物的总重量为基准，所述聚四氟乙烯为40~50重量%，所述碳纤维为5~10重量%，所述聚二甲基硅氧烷为20-30重量%，所述导电纳米材料为5-10重量%。
4、优选地，所述组合物还含有二氧化硅纳米颗粒和溶剂。
5、优选地，以所述组合物的总重量为基准，所述二氧化硅纳米颗粒为5~10重量%。
6、优选地，以所述组合物的总重量为基准，所述溶剂为10~20重量%。
7、优选地，所述溶剂为丙酮。
8、优选地，所述导电纳米材料选自纳米银、纳米铁和纳米四氧化三铁中的一种或者两种以上。
9、本专利技术第二方面提供了一种用于制备防冰涂层的复合材料的制备方法，该复合材料采用前述的组合物进行制备，该方法包括以下步骤：
10、（1）将碳纤维、导电纳米材料和溶剂进行混合；
11、（2）向步骤（1）所得混合体系中依次加入聚四氟乙烯、二氧化硅纳米颗粒和聚二甲基硅氧烷。
12、优选地，在步骤（1）中，所述混合在超声搅拌的条件下进行。
13、优选地，所述超声搅拌的条件包括：时间为10-30 min，转速为1000-1200 r/min。
14、优选地，在步骤（2）中，加入聚四氟乙烯、二氧化硅纳米颗粒和聚二甲基硅氧烷的温度为50-80℃。
15、本专利技术第三方面提供了一种由前述方法制备得到的复合材料。
16、本专利技术第四方面提供了一种防冰涂层的制备方法，该防冰涂层采用前述的复合材料进行制备，该方法包括：
17、s1、将前述的复合材料涂覆于基体表面并固化，得到第一涂层；
18、s2、在所述第一涂层的表面涂覆所述复合材料并固化，得到间隔分布的第二涂层。
19、优选地，在步骤s1中，所述固化的条件包括：温度为120-130 ℃，时间为2-3 h。
20、优选地，在步骤s2中，相邻两个所述第二涂层之间的间隙为2-3cm。
21、优选地，在步骤s2中，所述固化的条件包括：温度为90-100 ℃，时间为1-2 h。
22、优选地，所述基体为风力发电机叶片。
23、本专利技术第四方面提供了一种由前述方法制备得到的防冰涂层。
24、本专利技术与现有的疏水防冰涂层相比至少有以下优点：
25、（1）在本专利技术中，所述用于制备防冰涂层的组合物中，碳纤维和导电纳米材料作为电热材料赋予所述组合物制备的复合材料良好的导电性，便于实现电加热除冰；聚四氟乙烯和聚二甲基硅氧烷的联用能够提高所述涂层的疏水性、降低冰的粘附强度，进而提高所述涂层的防冰性能；二氧化硅纳米颗粒的加入能够进一步提高所述涂层表面的粗糙程度，进而提高所述涂层的防冰、除冰性能，同时增强所述涂层的耐磨性能，提高所述涂层的耐久性和使用寿命。
26、（2）在本专利技术中，所述涂层的结构包括第一涂层和第二涂层，所述第二涂层在第一涂层表面间隔分布；电加热时，在所述第一涂层和第二涂层的高度差和疏水性差异的作用下，本专利技术能够进一步降低冰在所述涂层表面的粘附力，有利于大面积除冰。
27、（3）在本专利技术中，所述复合材料和涂层的制备方法简单，条件温和，适于大规模制备和推广，能够成功地应用于风电叶片防冰、除冰领域。
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1.一种用于制备防冰涂层的组合物，其特征在于，该组合物含有聚四氟乙烯、碳纤维、聚二甲基硅氧烷和导电纳米材料；
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物还含有二氧化硅纳米颗粒和溶剂；
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述导电纳米材料选自纳米银、纳米铁和纳米四氧化三铁中的一种或者两种以上。
4.一种用于制备防冰涂层的复合材料的制备方法，该复合材料采用权利要求1-3中任意一项所述的组合物进行制备，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述混合在超声搅拌的条件下进行；
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，加入聚四氟乙烯、二氧化硅纳米颗粒和聚二甲基硅氧烷的温度为50-80℃。
7.由权利要求4-6中任意一项所述的方法制备得到的复合材料。
8.一种防冰涂层的制备方法，该防冰涂层采用权利要求7所述的复合材料进行制备，其特征在于，该方法包括：
9.根据权利要求8中所述的方法，其特征在于，在步骤
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，相邻两个所述第二涂层之间的间隙为2-3cm。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述固化的条件包括：温度为90-100 ℃，时间为1-2 h。
12.根据权利要求8-11中任意一项所述的方法，其特征在于，所述基体为风力发电机叶片。
13.由权利要求8-12中任意一项所述的方法制备得到的防冰涂层。
...【技术特征摘要】
1.一种用于制备防冰涂层的组合物，其特征在于，该组合物含有聚四氟乙烯、碳纤维、聚二甲基硅氧烷和导电纳米材料；
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物还含有二氧化硅纳米颗粒和溶剂；
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述导电纳米材料选自纳米银、纳米铁和纳米四氧化三铁中的一种或者两种以上。
4.一种用于制备防冰涂层的复合材料的制备方法，该复合材料采用权利要求1-3中任意一项所述的组合物进行制备，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述混合在超声搅拌的条件下进行；
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，加入聚四氟乙烯、二氧化硅纳米颗粒和聚二甲基硅氧烷的温度为50-80℃。
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄桥生，申智勇，黄丹茹，牟申周，王建豪，柴晓琴，陈华，刘世刚，
申请(专利权)人：国家能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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