PDVF涂覆技術(shù)在風(fēng)葉片上的應(yīng)用解析.ppt

1、聚偏二氟乙烯（PVDF)包覆技術(shù)在葉輪機葉片上的應(yīng)用,報告人：吳志遠,引言及研究現(xiàn)狀,隨著工業(yè)化進程的加快，各種能源的應(yīng)用也成了重之又重的問題，而由于能源危機的發(fā)生，一種新型的，可持續(xù)的，無污染的環(huán)境友好型能源風(fēng)能得到了廣泛的關(guān)注。 在風(fēng)輪機葉片的運行中，在低溫極端天氣中，葉片不可避免的會被冰層覆蓋，而這影響了葉片的安全運行和運行效率，所以葉片除冰技術(shù)是非常必要的，如今的研究方向主要有： （1）積極除冰法：加熱法，電子除冰法，化學(xué)除冰法 （2）消極除冰法：涂層包覆法（這篇文章研究的就屬于這種方法）,引言及研究現(xiàn)狀,實驗?zāi)康?這種方法是由于在低溫下，葉片表面原來的氣態(tài)表面被液態(tài)所替代，所以這種潤

2、濕的表面在低溫下形成冰層，對葉片造成影響，而我們實驗的目的是在葉片表面形成超疏水結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)表面的液滴由于表面材質(zhì)的超疏水性，使得它的接觸角變大，傾斜角減小，導(dǎo)致液滴容易從固體表面滑落，這就顯示了該材料優(yōu)良的防水性能。 如今存在的幾種包覆法： （1）溶膠凝膠法（2）等離子體氟化法（3）靜電法 例如：在環(huán)氧樹脂的基底上沉積二氧化硅納米顆粒（Karmouch and Ross）,文獻及研究方法,研究方法,我們在本文中采用的方法是在在玻璃纖維的環(huán)氧樹脂基底上包覆PVDF（聚偏二氟乙烯），該方法與其他方法對比的優(yōu)點： （1）更簡單易行。 （2）更易在大型物件表面覆蓋。 （3）不需要昂貴和

3、復(fù)雜的設(shè)備儀器。 （4）能體現(xiàn)很好的防冰性能。,實驗方法,（1）實驗材料 普通壓制成型玻璃纖維風(fēng)葉輪葉片 商業(yè)等級的聚偏二氟乙烯 丙二酚環(huán)氧樹脂 分析用NH4HCO3粉末,實驗方法,（2）風(fēng)葉輪表面超疏水涂層的制備 將10gPVDF溶于100ML的二甲基甲酰胺。 將2gNH4HCO3粉末溶于上面配置好的溶液，攪拌30分鐘。 將攪拌好的溶液均勻涂覆于葉片表面。 將涂覆好的葉片放置于保溫箱，在80的條件下保溫48小時。,實驗方法,（3）狀態(tài)描述 我們采用三個參數(shù)來描述涂覆的性能 接觸角 采用的儀器為德國德菲的接觸角測量儀，測量方法是在樣品表面滴上5L配置好液滴，利用接觸角測量儀觀察。 滑動角 采用

4、的儀器為微線規(guī)，測量方法是將樣品臺從0開始緩慢傾斜至更高的角度，觀察到哪個角度，液滴從樣品表面滑落。 樣品表面的形態(tài) 利用SEM觀察樣品表面。,實驗方法,（4）防冰性能測試 將制備好的樣品置于-10的操作箱內(nèi)，同時樣品臺離箱底部約30CM，為了模擬在室外的低溫環(huán)境，我們在操作前將樣品在-10的操作箱內(nèi)放置30分鐘。 用0的水，通過孔徑1MM的灑水器噴在樣品表面，注意噴口離樣品約20CM。 為了測量樣品結(jié)冰量的多少，我們用電子天平，每隔1分鐘測試一次。,實驗結(jié)果及分析,（1）涂覆前的測試： 在進行涂覆前，測得表面接觸角為802，如圖1。 涂覆前樣品表面的親水性利用傅里葉紅外光譜測試得，由圖2可知

5、，樣品表面涂覆前為親水性。 經(jīng)過測量涂覆前的滑動角為13。,圖1 涂覆前表面接觸角,圖2 涂覆前的樣品表面紅外光譜圖,實驗結(jié)果及分析,（1）涂覆前的測試： 涂覆前的樣品表面SEM圖如圖3所示。如圖可知，涂覆前的樣品表面比較光滑。,圖3 涂覆前的樣品表面SEM圖,實驗結(jié)果及分析,（2）僅涂覆PVDF測試： 將10gPVDF溶于100ML溶液中，將溶液攪拌30分鐘后涂覆于樣品表面，經(jīng)過8048小時的保溫，測試接觸角，如圖4。,圖4 僅涂覆PVDF樣品表面接觸角,實驗結(jié)果及分析,（3）涂覆加入NH4HCO3，PVDF后的數(shù)據(jù)測試： 將10gPVDF溶于100ML溶液中，再加入2gNH4HCO3粉末，

6、將溶液攪拌30分鐘后涂覆于樣品表面，經(jīng)過8048小時的保溫，測試接觸角，如圖5。,圖5 涂覆加入NH4HCO3PVDF后的接觸角,實驗結(jié)果及分析,在涂覆后的樣品表面的接觸角從80到156，經(jīng)測試和查閱文獻，得知樣品表面化學(xué)組成已經(jīng)變化，生成的CF2基團表面張力很低，它能降低表面能和調(diào)整潤濕度如圖6。 我們再利用SEM觀察樣品表面，如圖7，可知樣品表面形成1-5m的孔洞，理論上，空氣會被這些孔洞捕獲，利用Cassie-Baxter模型， 我們可以認為是CF2基團和這些多孔的結(jié)構(gòu)共同導(dǎo)致接觸角的增大。,圖6 涂覆加入NH4HCO3后PVDF的紅外光譜,圖7涂覆加入NH4HCO3后PVDF的樣品表面

7、SEM,實驗結(jié)果及分析,（4）涂覆后滑動角的測試與分析： 經(jīng)過測試，得滑動角約為2，這與自然界中蓮花葉片的滑動角差不多，這種表面結(jié)構(gòu)能將空氣固定于多孔結(jié)構(gòu)中，這就能使液滴能很快地從樣品表面滑落。 經(jīng)過測試和文獻查閱，我們可知，后加入的NH4HCO3經(jīng)過80的溫度分解成NH3，H2O和CO2，這就導(dǎo)致了多孔形態(tài)的形成。,實驗結(jié)果及分析,（5）涂覆前后結(jié)冰量的測試： 將制備好的樣品1（未涂覆）樣品2（涂覆加入NH4HCO3的PVDF）置于-10的操作箱內(nèi)，同時樣品臺離箱底部約30CM，為了模擬在室外的低溫環(huán)境，我們在操作前將樣品在-10的操作箱內(nèi)放置30分鐘。 用0的水，通過孔徑1MM的灑水器噴在樣品表面，注意噴口離樣品約20CM。每隔2分鐘噴水一次，總時間為50分鐘。 為了測量樣品結(jié)冰量的多少，我們用電子天平，每隔1分鐘測試一次。,實驗結(jié)果及分析,結(jié)冰量的測試： 測得的樣品重量如圖8。,圖8 涂覆前后結(jié)冰量的比較,實驗結(jié)果及分析,得到的結(jié)論： 通過我們的實驗，經(jīng)過加入NH4HCO3的PVDF涂層材料能得知： （1）大大增加接觸角（80-156）。 （2）適當加大材料的滑動角（13-2