本发明属于涂层材料，尤其涉及一种纳米二氧化硅/氟碳树脂耐用超疏水复合涂层制备方法及其在风力机叶片上的应用。
背景技术：
1、目前，风电产业蓬勃发展，但高湿寒冷地区的风电机组冬季常面临结冰问题，对风电场的正常运行构成严峻挑战。据统计，即便是45分钟的短时间结冰事件，也可能导致18％至31％的发电量损失；其次，覆冰会引起叶片荷载分布不均，易导致叶片断裂；此外，叶片旋转时可能甩冰，构成安全隐患。覆冰已成为风电行业安全、高效运行亟需解决的关键问题之一。目前，包括机械或热力除冰技术在内的传统防覆冰方法不仅容易破坏表面结构，而且存在效率低、能耗高、制造成本高等不足。因此，迫切需要开发一种在易结冰区域能实现自防冰和易除冰特性的材料，以实现无需额外能耗、设备和人工操作的防冰/除冰目标。随着材料表面工程的发展，在易结冰表面涂覆疏水/超疏水涂层的防覆冰技术，已成为热门的研究领域之一。
2、利用低表面能物质和表面粗糙结构构筑超疏水涂层，有助于延迟液滴的冻结时间并及时将其从表面移除、降低覆冰层和叶片表面之间的黏附力，被认为是极具应用前景的防/除冰方法。hong等先对氧化铝陶瓷表面粗糙化处理，再利用聚二甲基硅氧烷(pdms)改性表面，制备出水接触角达176.39°，滚动角低至1°的超疏水涂层，在-8℃工况下，结冰延迟时间达189s。顾光成等用硅酮橡胶和六甲基二硅氧烷制备弹性除冰涂层，展现出优异的疏水性能和低结冰粘附强度(9.6kpa)，在真实风电场环境中，涂层能显著减少叶片结冰厚度至仅为未涂层叶片的8％。lei等采用喷涂法制备基于sio2纳米颗粒和室温硫化硅橡胶的超疏水涂层，水接触角为165.5±2.7°，滚动角为5.3±2.4°。在-4℃和-8℃时展现出优异的防冰性能，但在-12℃和-16℃时，涂层防冰效果降低。胡琴等以沉淀法自组装制备了碳纳米管(mwcnts)与超疏水sic颗粒结合的超疏水涂层，实现了151°-162°的静态接触角和4.3°-7.6°的滚动角，涂层在多次磨损后仍保持稳定的超疏水性能，但经历长时间覆冰和“覆冰-脱冰”循环后，涂层耐久性仍需进一步提高。xie等在镁合金表面制备了基于聚二甲基硅氧烷(pdms)/二氧化硅(sio2)的超疏水复合涂层，水接触角达153°，但在100g荷载和240目砂纸下进行的20cm为周期性耐磨测试中，仅两个循环后失去超疏水性，表明涂层的机械耐磨性有待优化。daneshmand等通过喷涂硬脂酸改性氧化铝纳米颗粒于疏水性树脂粘合层上，制备了接触角为160°的超疏水涂层。涂层具有优异疏水性和机械稳定性，但高温环境会导致硬脂酸分解，影响涂层耐久性。尽管研究者在超疏水复合涂层防覆冰研究领域已取得诸多成果，但目前防冰方法仍然存在许多挑战，大部分超疏水微纳米复合表面超疏水性能和机械耐久性难以兼顾，且现有大多数制备方法不适合在风力机叶片上大面积加工，诸多瓶颈限制了其在工程中的应用。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供了一种纳米二氧化硅/氟碳树脂耐用超疏水复合涂层制备方法及其在风力机叶片上的应用。
2、为了实现上述目的，本发明提出的一种纳米二氧化硅/氟碳树脂耐用超疏水复合涂层制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将纳米二氧化硅颗粒分散在无水丁醇中，超声处理；将γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂与水混合，搅拌以充分水解，冷却至室温；将硅烷偶联剂/水混合溶液与纳米二氧化硅/丁醇混合溶液混合均匀，在水浴中磁力搅拌，得到γ-gptms修饰的sio2纳米颗粒；
4、(2)将氟碳树脂和异氰酸酯配制成主剂溶液，乙酸丁酯和丙二醇甲基丙烯酸酯调配成稀释剂，将主剂溶液和稀释剂混合，于烧杯中磁力搅拌，抽真空除气得到复合涂层成膜物质，将其喷涂在玻璃纤维增强环氧树脂板表面，预固化形成底层粘结层；
5、(3)将一定量的γ-gptms修饰的sio2纳米颗粒与丁醇混合，得到面层溶液，搅拌均匀并超声分散之后，通过喷枪均匀地喷涂在底层粘结层表面，形成面层，固化后得到纳米二氧化硅/氟碳树脂耐用超疏水复合涂层。
6、优选地，步骤(1)中，纳米二氧化硅颗粒在无水丁醇中的质量含量为0.004-0.03g/ml。
7、优选地，步骤(1)中，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂与水按1:1-1:5的配比混合。
8、优选地，步骤(1)中，在50-70℃的水浴中磁力搅拌0.5-3h。
9、优选地，步骤(2)中，主剂溶剂中氟碳树脂和异氰酸酯的质量比为20:1-10。
10、优选地，步骤(2)中，稀释剂中乙酸丁酯的质量浓度为50-70％。
11、优选地，步骤(2)中，将主剂溶液和稀释剂以质量比10：8-10：1混合。
12、优选地，步骤(2)中，在30-70℃下进行预固化。
13、优选地，步骤(3)中，面层溶液中sio2浓度占比为2-30％。
14、本发明采用可面向大面积施工的二步喷涂法，第一步将和风力发电机叶片环氧树脂材料相容性较好的耐候性氟碳树脂喷涂作为粘结层，增强涂层对基材的粘附力；第二步通过喷涂超疏水改性的sio2分散液，结合纳米颗粒自沉降组装技术形成无机颗粒-有机树脂杂化状态，赋予涂层所需的粗糙度和低表面能，实现从疏水性到超疏水性的转变。
1.一种纳米二氧化硅/氟碳树脂耐用超疏水复合涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，纳米二氧化硅颗粒在无水丁醇中的质量含量为0.004-0.03g/ml。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂与水按1:1-1:5的配比混合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，在50-70℃的水浴中磁力搅拌0.5-3h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，主剂溶剂中氟碳树脂和异氰酸酯的质量比为20:1-10。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，稀释剂中乙酸丁酯的质量浓度为50-70％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，将主剂溶液和稀释剂以质量比10：8-10：1混合。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，在30-70℃下进行预固化。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，面层溶液中sio2浓度占比为2-30％。
10.权利要求1-9任一项所述方法在风力机叶片上的应用。
