本發(fā)明屬于膜，涉及一種風電葉片前緣用聚氨酯耐磨耐腐蝕膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、風電葉片作為風力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，長期暴露于復(fù)雜多變的自然環(huán)境中，其前緣部分更是承受著風力、雨水、紫外線等多種因素的侵蝕，要求所使用的膜需具備卓越的耐磨、耐腐蝕性能，以保證葉片的持久運行和發(fā)電效率。傳統(tǒng)膜在應(yīng)對風電葉片前緣的極端環(huán)境時，往往存在易磨損、耐腐蝕性能有限等問題，難以滿足長期使用的需求。因此，探尋一種新型高效風電葉片前緣用耐磨耐腐蝕膜十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種風電葉片前緣用聚氨酯耐磨耐腐蝕膜及其制備方法，具有良好的耐磨性和耐腐蝕的特點。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種風電葉片前緣用聚氨酯耐磨耐腐蝕膜，所述耐磨耐腐蝕膜由復(fù)合水性聚氨酯乳液經(jīng)過固化、造粒、吹塑成膜、冷卻定型得到，

4、所述復(fù)合水性聚氨酯乳液的配方如下，以重量份計，水性聚氨酯乳液70~80份，改性石墨相氮化碳5~10份，水性聚氨酯固化劑6~8份，復(fù)合填料3~5份，流平劑?0.8~1份，消泡劑0.3~0.5份，潤濕分散劑0.3~0.5份，

5、其中，所述改性石墨相氮化碳的制備方法如下：

6、s1-1：將20~30重量份三聚氰胺放入馬弗爐中焙燒，焙燒溫度為550?℃，升溫速率為5?℃/min，再置于球磨機中球磨1.5?h，球磨轉(zhuǎn)速為300~400?r/min，再利用去離子水洗滌后置于60?℃真空干燥箱中干燥12?h，得到粉末a；

7、s1-2：將粉末a加入到質(zhì)量分數(shù)為40~50%的異丙醇溶液中，超聲4?h，利用去離子水洗滌，置于60?℃真空烘箱中干燥12?h，得到粉末b；

8、s1-3：將粉末b加入去離子水中使得固液質(zhì)量比為1：(8~10)，滴加5?wt%羧甲基殼聚糖溶液，在45~55?℃下攪拌6?h，利用去離子水洗滌并離心，離心轉(zhuǎn)速為5000?r/min，離心時間為10?min，置于60?℃真空干燥箱中干燥12?h，得到所述改性石墨相氮化碳；

9、所述復(fù)合填料的制備方法如下，

10、以重量份計，將2~3份碳納米管加入到80~90份質(zhì)量分數(shù)為80%的乙醇溶液中，超聲20~30?min，加入5~7份氨水，在500~600?r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30?min，加入1.5~2.5份正硅酸乙酯，在50?℃攪拌4?h，隨后加入0.1~0.3份硅烷偶聯(lián)劑kh550，保持50?℃攪拌30?min，使用去離子水和乙醇洗滌，并置于60?℃真空干燥箱中干燥12?h，得到所述復(fù)合填料。

11、進一步的，所述s1-1中焙燒時間為4?h。

12、進一步的，所述s1-2中超聲的頻率為6~8?khz。

13、進一步的，所述s1-3中羧甲基殼聚糖溶液的濃度為2?m。

14、進一步的，所述消泡劑為byk022、byk024、byk028中的一種。

15、進一步的，所述流平劑為tego410、tego450中的一種。

16、進一步的，所述潤濕分散劑為tego250、byk348、byk349中的一種。

17、進一步的，所述氨水的濃度為6?m。

18、一種風電葉片前緣用聚氨酯耐磨耐腐蝕膜的制備方法，所述制備方法的具體步驟如下，

19、s10-1：按照配方將改性石墨相氮化碳和復(fù)合填料混合，置于球磨機中球磨1?h，球磨轉(zhuǎn)速為200~300?r/min，將球磨后的粉末加入到水性聚氨酯乳液中，在800~900?r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30?min，得到分散液c；

20、s10-2：將流平劑、消泡劑、潤濕分散劑和水性聚氨酯固化劑加入到分散液c中，將轉(zhuǎn)速提升至1000~1100?r/min，均質(zhì)30?min，得到復(fù)合水性聚氨酯乳液；

21、s10-3：將復(fù)合水性聚氨酯乳液注入模具中刮涂定厚，在120~130?℃下干燥4~5?h，經(jīng)雙螺桿擠出機，以轉(zhuǎn)速為130?r/min、溫度為170~180?℃的條件下擠出造粒，再進行吹塑成膜、冷卻定型，制備得到所述耐磨耐腐蝕膜。

22、石墨相氮化碳是一種硬度高、耐磨性好的材料，可以顯著改善水性聚氨酯膜的力學性能；此外，石墨相氮化碳作為一種光催化材料，在可見光照射下可生成具有氧化還原能力的光生電子-空穴對，加入到聚氨酯中可以顯著提高膜抗光老化能力，同時賦予膜一定的自清潔能力。但是，傳統(tǒng)焙燒方法制備出的石墨相氮化碳由于層間的緊密堆疊而存在一些缺陷，例如分散性差、比表面積小和可見光利用率低。因此，通過溫和便捷的超聲輔助溶劑剝層改性提高石墨相氮化碳在膜中的分散性和與聚氨酯間的結(jié)合力，從而增強膜的耐磨性。羧甲基殼聚糖的引入，憑借其生物降解性、生物相容性、抗菌性和經(jīng)濟性的優(yōu)勢，不僅作為活性金屬抗腐蝕阻隔層的材料，其豐富的含氧官能團還能有效打破石墨相氮化碳片層間的范德華力，進一步減少石墨相氮化碳在聚氨酯中的團聚現(xiàn)象，促進了石墨相氮化碳的均勻分散并優(yōu)化了界面相容性。此外，羧甲基殼聚糖還具有良好的成膜性，通過在基體表面形成均勻完整的復(fù)合膜而有效屏蔽了腐蝕性離子的遷移進程，防止了腐蝕介質(zhì)與基材的直接接觸，顯著提高了聚氨酯膜的耐腐蝕性能。不僅顯著提高了膜的耐腐蝕性能，還延長了風電葉片前緣膜的使用壽命，降低了維護成本。

23、復(fù)合填料由碳納米管和二氧化硅復(fù)合而成，在氨水環(huán)境下正硅酸乙酯在碳納米管表面原位水解生成二氧化硅，顯著增強了碳納米管與二氧化硅之間的相互作用力，提高了復(fù)合填料的整體性能。硅烷偶聯(lián)劑的引入作為復(fù)合填料與聚氨酯之間的橋梁，極大地增強了兩者之間的相容性，有效提高了膜的均勻性和穩(wěn)定性，確保了復(fù)合填料能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。復(fù)合填料結(jié)合了碳納米管良好的抗沖擊性及二氧化硅的硬度和耐磨性，使得膜在承受風力發(fā)電機葉片前緣所受的復(fù)雜應(yīng)力時，能夠表現(xiàn)出更高的強度和耐久性。此外，復(fù)合填料的加入還有效填補了膜中可能產(chǎn)生的微小孔隙，進一步提升膜的耐腐蝕性。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、（1）通過溫和便捷的超聲輔助溶劑剝層改性技術(shù)，提高了石墨相氮化碳在水性聚氨酯膜中的分散性和與聚氨酯的結(jié)合力。引入羧甲基殼聚糖進一步減少了石墨相氮化碳在聚氨酯中的團聚現(xiàn)象，促進了其均勻分散并優(yōu)化了界面相容性；同時，羧甲基殼聚糖在基體表面形成均勻完整的復(fù)合膜，有效屏蔽了腐蝕性離子的遷移進程，顯著提高了聚氨酯膜的耐腐蝕性能。此外，石墨相氮化碳的光催化性能在可見光照射下生成光生電子-空穴對，賦予了膜一定的自清潔能力，同時顯著提高了膜的抗光老化能力。

26、（2）復(fù)合填料由碳納米管和二氧化硅通過原位水解復(fù)合而成，顯著增強了碳納米管與二氧化硅之間的相互作用力，提高了復(fù)合填料的整體性能，硅烷偶聯(lián)劑的引入作為復(fù)合填料與聚氨酯之間的橋梁，極大地增強了兩者之間的相容性，有效提高了膜的均勻性和穩(wěn)定性，確保了復(fù)合填料能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，復(fù)合填料結(jié)合了碳納米管良好的抗沖擊性及二氧化硅的硬度和耐磨性，使得膜在承受風力發(fā)電機葉片前緣所受的復(fù)雜應(yīng)力時，能夠表現(xiàn)出更高的強度和耐久性。