20年专注抗紫外线、抗黄变

 
信和公司申请**,开发出一种新型风电叶片防除冰涂料


       据媒体报道,信和新材料股份有限公司、信和新材料(苏州)有限公司、泉州信和石墨烯研究院有限公司于2024年2月2日申请公开发明**“一种风电叶片防除冰用PTC自限温电热涂料及其制备方法”。该发明涉及风电叶片电热除冰领域,提供一种风电叶片防除冰用PTC自限温电热涂料及其制备方法,解决现有技术的电热防除冰过程中叶片不具备自限温的功能而导致叶片过热、损害叶片芯材结构的问题。目前,叶片防/除冰技术主要包括电热除冰、机械除冰、热气除冰和化学试剂除冰等。电热涂层/膜防除冰因为利用材料内部导电网络产生热量,具有易控、可靠性高、部位通用性好等优势,已成为叶片的主要防除冰技术之一。

       我国风能资源丰富的地区主要位于“三北”、沿海以及内陆高山地区,这些地区大多冬季寒冷潮湿,经常遇到覆冰灾害。风机叶片覆冰会增加叶片重量,减小翼型升力与增加阻力,导致叶片转速下降,影响风机发电效率。覆冰还会使叶片质量分布不平衡,产生不对称载荷,引发风机机械故障、停机甚至报废,严重影响风电机组供电的安全性和可靠性。

       在提高风电发电效率与降低发电成本的驱使下,更长、扫风面积更大已成为风电叶片的发展趋势。为了减轻叶片自身重量,增加叶片结构强度,提高叶片抗载荷能力,风电叶片大量采用了泡沫材料,这些泡沫材料与玻璃钢一起形成叶片夹芯结构。PVC泡沫、PET泡沫、PMI在目前风机叶片行业使用比较广泛,其中,PVC因为价格低廉、供应充足、阻燃性好的原因,使用量*大。这些泡沫材料均为有机高分子材料,当温度达到或超过其软化点时,泡沫的强度会急剧下降,严重影响泡沫芯材的性能,使叶片的结构发生变化,严重影响风电机组供电的安全性和可靠性。叶片泡沫芯材的这种耐热性要求,客观上要求电热防除冰的加热温度不能高于泡沫的软化点。采用电加热防除冰的风机叶片都安装有过热保护装置。PVC泡沫*高耐温90℃,PET泡沫*高耐温140℃。**CN116554783A的四个实施例的涂层表面温度均高达170℃,而**CN108250898B的涂层表面温度高达200℃。采用这样的电加热防除冰的风机叶片,如果过热保护装置失灵,将严重损害风力发电机组的安全运行。并且目前企业多数是采用在发热膜片外部接控制开关,以达到控温的效果,这在使企业生产成本增高的同时,又存在因控制装置出现故障、失灵而发生危险的隐患。由此看来,为了保证风力发电机在冬季的稳定运行,需要一种改进的电热膜涂层材料,解决电热防除冰过程中叶片过热的问题。

       因此,针对上述的问题,该发明提供一种PTC自限温电热涂料及其制备方法,解决现有技术的电热防除冰过程中叶片不具备自限温的功能而导致叶片过热、损害叶片芯材结构的问题。通过采用前述技术方案,该发明的有益效果为:1、采用本发明的制备方法获得的电热涂料具有自限温功能,解决现有技术的电热防除冰过程中叶片不具备自限温的功能而导致叶片过热、损害叶片芯材结构的问题;2、发明PTC效应原料选用聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚丙烯酸树脂或聚乙烯吡咯烷酮树脂,从而较好的解决现有技术的电热防除冰过程中叶片不具备自限温的功能而导致叶片过热、损害叶片芯材结构的问题,其原理是选择配制PTC效应的原料,选择软化点合适的PTC效应原料配制电热涂料,包括聚乙烯吡咯烷酮(K值为90)、聚丙烯酸共聚树脂(软化点为72℃)、聚乙烯醇缩丁醛(软化点为75℃),经过高能电子束辐照处理后,涂料中的热塑性树脂的分子之间产生了化学交联反应,形成轻度网状结构。这种轻度交联网状结构可以有效提高树脂的热稳定性,电热膜工作温度在树脂软化点或软化点以上的高温时,树脂会软化但不会处于粘流态。树脂对导电粉体的包覆更加紧密,导电性能下降,电热膜功率大幅下降,电热温度也随之下降。电热膜温度降至树脂软化点以下后,树脂逐渐恢复硬化状态,对导电粉体的包覆也恢复正常电热膜功率同样恢复正常。这种具有PTC自限温功能的电热涂料涂布于风电叶片表面,用于风电叶片防除冰,从根本上解决电热防除冰过程中叶片过热的问题。

       另外,信和公司开发的海洋船舶重防腐涂料、钢结构防腐防火涂料、海上风电涂料、石墨烯防腐蚀涂料等高性能涂料产品广泛应用于舰船、桥梁、军工装备、核电工业、石化防腐、机械装备等多个重点国民经济领域。