1、聚偏二氟乙烯（PVDF)PVDF)包覆技術在葉輪機葉片上的應用報告人：吳志遠引言及研究現狀隨著工業化進程的加快，各種能源的應用也成了重之又隨著工業化進程的加快，各種能源的應用也成了重之又重的問題，而由于能源危機的發生，一種新型的，可持重的問題，而由于能源危機的發生，一種新型的，可持續的，無污染的環境友好型能源續的，無污染的環境友好型能源風能得到了廣泛的風能得到了廣泛的關注。關注。在風輪機葉片的運行中，在低溫極端天氣中，葉片不可在風輪機葉片的運行中，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，所以葉片除冰技術是

2、非常必要的，如今的研究行效率，所以葉片除冰技術是非常必要的，如今的研究方向主要有：方向主要有： （1 1）積極除冰法：）積極除冰法：加熱法，電子除冰法，化學除冰法 （2 2）消極除冰法：）消極除冰法：涂層包覆法（這篇文章研究的就屬于這種方法）引言及研究現狀 這種方法是由于在低溫下，葉片表面原來的氣態表面被這種方法是由于在低溫下，葉片表面原來的氣態表面被液態所替代，所以這種潤濕的表面在低溫下形成冰層，對葉液態所替代，所以這種潤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構，該結構的優點是：結構表面的液滴由于

3、表面材質的超疏構，該結構的優點是：結構表面的液滴由于表面材質的超疏水性，使得它的接觸角變大，傾斜角減小，導致液滴容易從水性，使得它的接觸角變大，傾斜角減小，導致液滴容易從固體表面滑落，這就顯示了該材料優良的防水性能。固體表面滑落，這就顯示了該材料優良的防水性能。 如今存在的幾種包覆法：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點：（1）更簡單易行。（2）更易

4、在大型物件表面覆蓋。（3）不需要昂貴和復雜的設備儀器。（4）能體現很好的防冰性能。實驗方法（1 1）實驗材料）實驗材料 普通壓制成型玻璃纖維風葉輪葉片 商業等級的聚偏二氟乙烯 丙二酚環氧樹脂 分析用NH4HCO3粉末實驗方法（2 2）風葉輪表面超疏水涂層的制備）風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 3）狀態描述）狀態描述 我們采用三個參數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

5、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?；瑒咏?采用的儀器為微線規，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 利用SEM觀察樣品表面。實驗方法（4 4）防冰性能測試）防冰性能測試 將制備好的樣品置于-10的操作箱內，同時樣品臺離箱底部約30CM，為了模擬在室外的低溫環境，我們在操作前將樣品在-10的操作箱內放置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。 為了測量樣品結冰量的多少，我們用電子天平，每隔1分鐘測試一次。 實驗結果及分析（1 1）涂覆前的測試：）涂覆前的測試：在進行

6、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，樣品表面涂覆前為親水性。經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果及分析（1 1）涂覆前的測試：）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圖實驗結果及分析（2 2）僅涂覆）僅涂覆PVDFPVDF測試：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果及分析（

7、3 3）涂覆加入）涂覆加入NH4HCO3NH4HCO3，PVDFPVDF后的數據測試后的數據測試： 將10gPVDF溶于100ML溶液中，再加入2gNH4HCO3粉末，將溶液攪拌30分鐘后涂覆于樣品表面，經過8048小時的保溫，測試接觸角，如圖5。圖5 涂覆加入NH4HCO3PVDF后的接觸角實驗結果及分析 在涂覆后的樣品表面的接在涂覆后的樣品表面的接觸角從觸角從8080到到156156，經測試和，經測試和查閱文獻，得知樣品表面化學查閱文獻，得知樣品表面化學組成已經變化，生成的組成已經變化，生成的CF2CF2基基團表面張力很低，它能降低表團表面張力很低，它能降低表面能和調整潤濕度如圖面能和調整

8、潤濕度如圖6 6。 我們再利用我們再利用SEMSEM觀察樣品表觀察樣品表面，如圖面，如圖7 7，可知樣品表面形，可知樣品表面形成成1-5m1-5m的孔洞，理論上，空的孔洞，理論上，空氣會被這些孔洞捕獲，利用氣會被這些孔洞捕獲，利用Cassie-BaxterCassie-Baxter模型，模型，我們可以認為是我們可以認為是CF2CF2基團和這基團和這些多孔的結構共同導致接觸角些多孔的結構共同導致接觸角的增大。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SEM實驗結果及分析（4 4）涂覆后滑動角的測試與分析：）涂覆后滑動角的測試與分析：經過

9、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，這種表面結構能將空氣固定于多孔結構中，這就能使液滴能很快地從樣品表面滑落。經過測試和文獻查閱，我們可知，后加入的NH4HCO3經過80的溫度分解成NH3，H2O和CO2，這就導致了多孔形態的形成。實驗結果及分析（5 5）涂覆前后結冰量的測試：）涂覆前后結冰量的測試： 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，同時樣品臺離箱底部約30CM，為了模擬在室外的低溫環境，我們在操作前將樣品在-10的操作箱內放置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。 為了測量樣品結冰量的多少，我們用電子天平，每隔1分鐘測試一次。實驗結果及分析結冰量的測試：測得的樣品重量如圖8。圖8 涂覆前后結冰量的比較實驗結果及分析得到的結論：得到的結論： 通過我們的實驗，經過加入NH4HCO3的PVDF涂層材料能得知：（1）大大增