PDVF涂覆技术在风叶片上的应用解析.ppt

1、聚偏二氟乙烯（PVDF)包覆技术在叶轮机叶片上的应用,报告人：吴志远,引言及研究现状,随着工业化进程的加快，各种能源的应用也成了重之又重的问题，而由于能源危机的发生，一种新型的，可持续的，无污染的环境友好型能源风能得到了广泛的关注。 在风轮机叶片的运行中，在低温极端天气中，叶片不可避免的会被冰层覆盖，而这影响了叶片的安全运行和运行效率，所以叶片除冰技术是非常必要的，如今的研究方向主要有： （1）积极除冰法：加热法，电子除冰法，化学除冰法 （2）消极除冰法：涂层包覆法（这篇文章研究的就属于这种方法）,引言及研究现状,实验目的 这种方法是由于在低温下，叶片表面原来的气态表面被液态所替代，所以这种润

2、湿的表面在低温下形成冰层，对叶片造成影响，而我们实验的目的是在叶片表面形成超疏水结构，该结构的优点是：结构表面的液滴由于表面材质的超疏水性，使得它的接触角变大，倾斜角减小，导致液滴容易从固体表面滑落，这就显示了该材料优良的防水性能。 如今存在的几种包覆法： （1）溶胶凝胶法（2）等离子体氟化法（3）静电法 例如：在环氧树脂的基底上沉积二氧化硅纳米颗粒（Karmouch and Ross）,文献及研究方法,研究方法,我们在本文中采用的方法是在在玻璃纤维的环氧树脂基底上包覆PVDF（聚偏二氟乙烯），该方法与其他方法对比的优点： （1）更简单易行。 （2）更易在大型物件表面覆盖。 （3）不需要昂贵和

3、复杂的设备仪器。 （4）能体现很好的防冰性能。,实验方法,（1）实验材料 普通压制成型玻璃纤维风叶轮叶片 商业等级的聚偏二氟乙烯 丙二酚环氧树脂 分析用NH4HCO3粉末,实验方法,（2）风叶轮表面超疏水涂层的制备 将10gPVDF溶于100ML的二甲基甲酰胺。 将2gNH4HCO3粉末溶于上面配置好的溶液，搅拌30分钟。 将搅拌好的溶液均匀涂覆于叶片表面。 将涂覆好的叶片放置于保温箱，在80的条件下保温48小时。,实验方法,（3）状态描述 我们采用三个参数来描述涂覆的性能 接触角 采用的仪器为德国德菲的接触角测量仪，测量方法是在样品表面滴上5L配置好液滴，利用接触角测量仪观察。 滑动角 采用

4、的仪器为微线规，测量方法是将样品台从0开始缓慢倾斜至更高的角度，观察到哪个角度，液滴从样品表面滑落。 样品表面的形态 利用SEM观察样品表面。,实验方法,（4）防冰性能测试 将制备好的样品置于-10的操作箱内，同时样品台离箱底部约30CM，为了模拟在室外的低温环境，我们在操作前将样品在-10的操作箱内放置30分钟。 用0的水，通过孔径1MM的洒水器喷在样品表面，注意喷口离样品约20CM。 为了测量样品结冰量的多少，我们用电子天平，每隔1分钟测试一次。,实验结果及分析,（1）涂覆前的测试： 在进行涂覆前，测得表面接触角为802，如图1。 涂覆前样品表面的亲水性利用傅里叶红外光谱测试得，由图2可知

5、，样品表面涂覆前为亲水性。 经过测量涂覆前的滑动角为13。,图1 涂覆前表面接触角,图2 涂覆前的样品表面红外光谱图,实验结果及分析,（1）涂覆前的测试： 涂覆前的样品表面SEM图如图3所示。如图可知，涂覆前的样品表面比较光滑。,图3 涂覆前的样品表面SEM图,实验结果及分析,（2）仅涂覆PVDF测试： 将10gPVDF溶于100ML溶液中，将溶液搅拌30分钟后涂覆于样品表面，经过8048小时的保温，测试接触角，如图4。,图4 仅涂覆PVDF样品表面接触角,实验结果及分析,（3）涂覆加入NH4HCO3，PVDF后的数据测试： 将10gPVDF溶于100ML溶液中，再加入2gNH4HCO3粉末，

6、将溶液搅拌30分钟后涂覆于样品表面，经过8048小时的保温，测试接触角，如图5。,图5 涂覆加入NH4HCO3PVDF后的接触角,实验结果及分析,在涂覆后的样品表面的接触角从80到156，经测试和查阅文献，得知样品表面化学组成已经变化，生成的CF2基团表面张力很低，它能降低表面能和调整润湿度如图6。 我们再利用SEM观察样品表面，如图7，可知样品表面形成1-5m的孔洞，理论上，空气会被这些孔洞捕获，利用Cassie-Baxter模型， 我们可以认为是CF2基团和这些多孔的结构共同导致接触角的增大。,图6 涂覆加入NH4HCO3后PVDF的红外光谱,图7涂覆加入NH4HCO3后PVDF的样品表面

7、SEM,实验结果及分析,（4）涂覆后滑动角的测试与分析： 经过测试，得滑动角约为2，这与自然界中莲花叶片的滑动角差不多，这种表面结构能将空气固定于多孔结构中，这就能使液滴能很快地从样品表面滑落。 经过测试和文献查阅，我们可知，后加入的NH4HCO3经过80的温度分解成NH3，H2O和CO2，这就导致了多孔形态的形成。,实验结果及分析,（5）涂覆前后结冰量的测试： 将制备好的样品1（未涂覆）样品2（涂覆加入NH4HCO3的PVDF）置于-10的操作箱内，同时样品台离箱底部约30CM，为了模拟在室外的低温环境，我们在操作前将样品在-10的操作箱内放置30分钟。 用0的水，通过孔径1MM的洒水器喷在样品表面，注意喷口离样品约20CM。每隔2分钟喷水一次，总时间为50分钟。 为了测量样品结冰量的多少，我们用电子天平，每隔1分钟测试一次。,实验结果及分析,结冰量的测试： 测得的样品重量如图8。,图8 涂覆前后结冰量的比较,实验结果及分析,得到的结论： 通过我们的实验，经过加入NH4HCO3的PVDF涂层材料能得知： （1）大大增加接触角（80-156）。 （2）适当加大材料的滑动角（13-2