复合保护层及其制备方法、风电叶片的保护装置与流程

本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及一种复合保护层及其制备方法、风电叶片的保护装置。

背景技术：

1、风能是一种清洁无害，并且可再生的能源。此外，风力发电建设周期短，效率高，是目前我国清洁能源发电的主要方式之一。由于风力发电环保以及具有高发电量的特性使其受到越来越多的关注。

2、然而，部分风机处于高海拔高湿环境，随着气温的降低很容易在叶片表面结冰。叶片覆冰后导致其质量增加，还会形成高低不平的表面，这不仅使得叶片运行时的负载加重，连接叶片的部件使用寿命缩减，还严重影响叶片表面的气动性能，导致风电机组发电量的锐减。

3、传统叶片除冰的方式主要有两大类：一类是主动除冰，即通过外界输入能量加热叶片表面，使冰块融化后再随叶片转动甩出，常用的有微波除冰、电热除冰、气流除冰等，然而存在主动除冰存在以下缺点：在叶片内部装载能量传输装置，导致叶片整体的重量增加，影响结构安全，内置设备复杂不易维修，同时加热元件容易遭受雷击。另一类是被动除冰，在叶片表面构建涂层，改变表面接触角或者产生接触变形，使得冰块难以在表面附着或者形成碎冰易随叶片转动甩出。被动除冰也存在如下缺点：涂层的制备工艺复杂，疏水涂层的耐用性差、除冰效果差以及不能完全去除附着的冰块。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种良好耐候性以及除冰效果好的复合保护层及其制备方法、风电叶片的保护装置。

2、本申请提供一种复合保护层，包括层叠的第一改性超高分子量聚乙烯层以及改性聚乙烯层；

3、其中，所述第一改性超高分子量聚乙烯层包括以下重量份数的原料：

4、

5、所述改性聚乙烯层包括以下重量份数的原料：

6、聚乙烯 70份～100份，以及、导电材料 2份～25份。

7、在其中一个实施例中，还包括与所述改性聚乙烯层远离所述第一改性超高分子量聚乙烯层的一侧表面接触的第二改性超高分子量聚乙烯层；

8、其中，所述第二改性超高分子量聚乙烯层包括以下重量份数的原料：

9、第二超高分子量聚乙烯 85份～102份，以及

10、多孔材料 0.5份～12份。

11、在其中一个实施例中，所述第一超高分子量聚乙烯以及所述第二超高分子量聚乙烯的分子量各自独立地为1000000～2000000。

12、在其中一个实施例中，满足以下一个或多个条件：

13、(1)所述改性聚乙烯层还包括0.01份～5份的第一助剂；

14、(2)所述第二改性超高分子量聚乙烯层还包括0.01份～5份的第二助剂；

15、(3)所述多孔材料包括硅酸盐、硅藻土、硅凝胶以及活性炭中的一种或多种；

16、(4)所述第二改性超高分子量聚乙烯层的厚度为0.1mm～3mm。

17、在其中一个实施例中，所述第一助剂以及所述第二助剂各自独立地包括0.01份～1份的聚乙烯蜡、0.01份～3份的偶联剂、0.01份～1份的硬脂酸、0.01份～2份的抗氧剂以及0.01份～1份的聚乙烯吡咯烷酮。

18、在其中一个实施例中，所述紫外吸收剂包括2,2'-(1,4-亚苯基)双(4h-3,1-苯并恶嗪-4-酮)、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮以及氧化锌中的一种或多种。

19、在其中一个实施例中，所述自由基捕捉剂包括双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}、n,n”'-1,2-乙二基二[n-[3-[[4,6-二[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-n,n”-二丁基-n,n”-二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺以及2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物中的一种或多种。

20、在其中一个实施例中，所述导电材料包括金属、碳纤维、石墨烯以及炭黑中的一种或多种。

21、在其中一个实施例中，满足以下一个或多个条件：

22、(1)所述第一改性超高分子量聚乙烯层的厚度为0.5mm～4mm；

23、(2)所述改性聚乙烯层的厚度为0.1mm～3mm；

24、(3)所述改性聚乙烯层的电阻为1ω～100ω。

25、本申请还提供一种如上述的复合保护层的制备方法，包括以下步骤：

26、提供并分别混合各层原料，制备第一改性超高分子量聚乙烯层混合料以及改性聚乙烯层混合料；

27、将所述第一改性超高分子量聚乙烯层混合料以及所述改性聚乙烯层混合料分别加入共挤设备中，进行挤出，制备所述第一改性超高分子量聚乙烯层以及所述改性聚乙烯层。

28、在其中一个实施例中，满足以下一个或多个条件：

29、(1)所述第一改性超高分子量聚乙烯层的挤出条件包括螺杆温度为180℃～200℃，摸头温度为220℃～225℃；

30、(2)所述改性聚乙烯层的挤出条件包括螺杆温度为175℃～185℃，摸头温度为220℃～225℃。

31、进一步地，本申请还提供一种风电叶片的保护装置，包括如上述的复合保护层。

32、上述复合保护层通过设置层叠的第一改性超高分子量聚乙烯层以及改性聚乙烯层，利用第一改性超高分子量聚乙烯层加速热量传递，超耐候性以及高抗冲击性能可以长时间抵抗自然侵害，改性聚乙烯层传递热量协助去除外层冰和雪，各保护层相配合获得的复合保护层质量轻、柔软以及可弯曲变形，可贴合在叶片表面，不会带来过多重量，不影响结构安全，还具有良好的除冰效率以及机械性能保留率。

技术特征：

1.一种复合保护层，其特征在于，包括层叠的第一改性超高分子量聚乙烯层以及改性聚乙烯层；

2.如权利要求1所述的复合保护层，其特征在于，还包括与所述改性聚乙烯层远离所述第一改性超高分子量聚乙烯层的一侧表面接触的第二改性超高分子量聚乙烯层；

3.如权利要求2所述的复合保护层，其特征在于，所述第一超高分子量聚乙烯以及所述第二超高分子量聚乙烯的分子量各自独立地为1000000～2000000。

4.如权利要求2所述的复合保护层，其特征在于，满足以下一个或多个条件：

5.如权利要求4所述的复合保护层，其特征在于，所述第一助剂以及所述第二助剂各自独立地包括0.01份～1份的聚乙烯蜡、0.01份～3份的偶联剂、0.01份～1份的硬脂酸、0.01份～2份的抗氧剂以及0.01份～1份的聚乙烯吡咯烷酮。

6.如权利要求1所述的复合保护层，其特征在于，所述紫外吸收剂包括2,2'-(1,4-亚苯基)双(4h-3,1-苯并恶嗪-4-酮)、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮以及氧化锌中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的复合保护层，其特征在于，所述自由基捕捉剂包括双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}、n,n”'-1,2-乙二基二[n-[3-[[4,6-二[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-n,n”-二丁基-n,n”-二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺以及2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的复合保护层，其特征在于，所述导电材料包括金属、碳纤维、石墨烯以及炭黑中的一种或多种。

9.如权利要求1～8任一项所述的复合保护层，其特征在于，满足以下一个或多个条件：

10.一种如权利要求1～9任一项所述的复合保护层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，满足以下一个或多个条件：

12.一种风电叶片的保护装置，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的复合保护层。

技术总结
本申请公开了一种复合保护层及其制备方法、风电叶片的保护装置，复合保护层包括层叠的第一改性超高分子量聚乙烯层以及改性聚乙烯层；上述复合保护层通过设置层叠的第一改性超高分子量聚乙烯层以及改性聚乙烯层，利用第一改性超高分子量聚乙烯层加速热量传递，超耐候性以及高抗冲击性能可以长时间抵抗自然侵害，改性聚乙烯层传递热量协助去除外层冰和雪，各保护层相配合获得的复合保护层质量轻、柔软以及可弯曲变形，可贴合在叶片表面，不会带来过多重量，不影响结构安全，还具有良好的除冰效率以及机械性能保留率。

技术研发人员：贾智源,陈浩,毛泽誉,聂伟
受保护的技术使用者：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16