СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ МЕМБРАНЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА (ПТФЭ) ПОСРЕДСТВОМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ МИКРОЭВТЕКТИКИ ПОД ВЫСОКИМ ЛИНЕЙНЫМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2022 года по МПК B29C71/00 B29K27/18 B29L7/00 B32B33/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к технической области полимерных композитов, в частности, к способу повышения прочности мембраны на основе политетрафтоэтилена (ПТФЭ) посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Проблема обледенения лопастей ветрогенераторов достаточно распространена в Китае. Лопасти ветрогенераторов, находящиеся в холодных и лесистых регионах в горах, часто замерзают в период с ноября по февраль и март следующего года, особенно в холодный период поздней весны в южных регионах, поскольку зимой влажность окружающего воздуха высокая, температура низкая, при этом разница температур между днем и ночью большая. Когда температура составляет приблизительно 0°C, а при снегопаде с дождем снег является липким, большое количество смешанного дождя и снега может наноситься на детали, находящиеся снаружи, такие как лопасти ветрогенераторов, анеморумбометры и подобные, а также иметь толщину на месте, составляющую более 10 см. Когда температура снижается, лопасти ветрогенераторов начинают покрываться льдом, выходная мощность лопастей ветрогенераторов значительно снижается, при этом нормальная выходная мощность при скорости ветра не может быть достигнута. Явное обледенение лопастей ветрогенераторов имеет место в течение всей зимы в таких регионах, как северный Синьцзян, Внутренняя Монголия, горные регионы северного Хэбэя, северо-западный Шеньси, северо-восточные регионы Китая, Юньнань, Гуйчжоу, Сычуань, Чунцин, Хубэй, Хунань, Цзянси и т.п. В частности, время и степень обледенения лопастей ветрогенераторов в высокогорных областях и лесистых регионах, таких как Хунань, Хубэй, Гуандун, Цзянси, Чжэцзян, Аньхой и Юньнань-Гуйчжоуское нагорье, являются более серьезными по сравнению с таковыми в северном Синьцзяне, Внутренней Монголии, горных областях северного Хэбэя, северо-западном Шеньси и северо-восточных регионах Китая.

[0003] Часть лопасти ветрогенератора с наиболее обильным обледенением сосредоточена на ее наветренной стороне и количество отложений льда на конце лопасти больше, чем в основании лопасти. Ввиду неравномерной нагрузки, вызванной обледенением и обледеневших секций разной толщины, исходные аэродинамические профили лопасти меняются, следовательно, это дополнительно влияет на выходную мощность ветрогенераторов.

[0004] Обледенение лопастей ветрогенераторов влечет за собой следующие факторы опасности: увеличение статической и динамической несбалансированной нагрузки, возможное возникновение слишком сильной вибрации ветрогенератора, изменение собственной частоты лопастей, увеличение усталостной нагрузки, а также увеличение изгибающего момента лопастей и угроза личной безопасности. Решение проблемы обледенения лопастей является важной задачей в ветроэнергетической промышленности во всем мире. Эта проблема эффективным образом решается за счет научной и технологической инновации, которая обеспечивает продвижение эффективности и безопасности ветроэнергетики.

[0005] Академические и научные исследовательские институты и ветроэнергетические промышленные предприятия в Китае никогда не прерывали проведение соответствующих исследований в области предотвращения и удаления обледенения с лопастей ветрогенераторов. В опубликованной литературе имеются сотни отчетов о проведении этих исследований. Способ противообледенительной обработки включает механическую противообледенительную обработку, противообледенительную обработку с помощью жидкости, противообледенительную обработку с помощью покрытия, противообледенительную обработку с помощью горячего газа, микроволновую противообледенительную обработку, вибрационную противообледенительную обработку, электрическую противообледенительную обработку, ультразвуковую противообледенительную обработку и т.д. Компания «Wuhan shuneng» разрабатывает DSAN-S2001-DL - супергиброфобное суперсамоочищающееся бионическое покрытие с защитой от обрастания, предотвращающее обледенение. Это покрытие имеет многоступенчатую, пористую и многослойную супергидрофобную микро-наноструктуру и шероховатую поверхность, модифицированную веществом с низкой поверхностной энергией, свойства супергидрофобности, суперсамоочищения, гидрофобной миграции и ослабления гидрофобности, супергидрофобную производительность в среде с высокой влажностью, а также функции предотвращения или уменьшения обледенения, легкой противообледенительной обработки и предотвращения появления другого загрязнения. Это покрытие значительно улучшает способность энергосистемы предотвращать появление загрязнения за счет внешней изоляции против обрастания, эффективным образом предотвращает возникновение аварийных ситуаций в энергосистеме, вызываемых загрязнением, влажным воздухом и конденсатом, а также активно предотвращает повреждение энергосистемы, вызываемое дождем, приводящим к гололеду, и снежными бурями. Yaogang и соавт. из Института электротехники и автоматики в Уханськом университете готовят супергидрофобный нанокомпозитный материал и изучают влияние этого материала на обледенение. Используют способ, в котором сочетаются высокоскоростное перемешивание и ультразвуковая дисперсия, нано SiO_2-x, обработанный связывающим средством, равномерно диспергируют во фторированной органической силиконовой смоле, обладающей свойством гидрофобности, и полученное супергидрофобное нанокомпозитное покрытие используют для предотвращения обледенения лопастей. В патенте Китая 201610675902.4 раскрыт способ получения и применения композитной мембраны на основе ПТФЭ и сложного полиэфира для предотвращения обледенения лопастей ветрогенераторов. Этот способ включает этапы, на которых выполняют комплексообразование с ламинацией, используя связывающее комплексообразующее средство, наносят промежуточный адгезив и наносят фотостимулированный адгезив, чувствительный к давлению, с использованием адгезива, чувствительного к давлению. Связывающее комплексообразующее средство готовят из 3-изоцианатметил-3,5,5-триметилциклогексил изоцианата, винилацетата, этилкарбамата, альфа-линоленовой кислоты, бензоилпероксида, (4) этоксилированного бисфенол A диметакрилата и т.д. Фотостимулированный адгезив, чувствительный к давлению, готовят из сополимера поли[бутилакрилат-глицидилметакрилат-н-бутоксиметакриламида], бутилакрилата, (4) этоксилированного бисфенол A диметакрилата, 4,4'-бис(диэтиламино)бензофенона, диметилформамида и т.д. В патенте Китая 201610670830.4 раскрыт способ получения и применения наномодифицированной композитной мембраны на основе ПТФЭ и сложного полиэфира для предотвращения обледенения лопастей ветрогенераторов. Этот способ включает этапы, на которых модифицируют ПТФЭ-мембрану, выполняют комплексообразование с ламинацией и наносят поперечно-сшитый фотоадгезив. Модификатор готовят из нанокристаллов из легированного сурьмой оксида олова, диоксида нанотитана, нанокарбида кремния, влагостойкого средства из органического фтора и пентаэритрит трис(3-азиридинил)-пропионата. При комплексообразовании с ламинацией, связывающее комплексообразующее средство готовят из 3-изоцианатметил-3,5,5-триметилциклогексилизоцианата, винилацетата, этилкарбамата, альфа-линоленовой кислоты, (2) этоксилированного бисфенол A диметакрилата, триметилолпропан триакрилата и бензоилпероксида. Поперечно-сшитый фотоадгезив готовят из сополимера поли[бутилакрилат-глицидилметакрилат-н-бутоксиметакриламида], винилацетата, бутилакрилата, производной акрилата, фотоинициатора и диметилформамида. Способ решает проблему, заключающуюся в том, что модифицированная композитная мембрана на основе ПТФЭ и сложного полиэфира не может быть наклеена непосредственно на поверхности лопастей ветрогенераторов с помощью адгезива. В статье «Исследование и анализ противообледенительной технологии для лопастей ветрогенератора», опубликованной в журнале «Ветроэнергетика» (2016 (09)), полученную наномодифицированную ПТФЭ-мембрану связывают и объединяют с тканью из сложного полиэфира при высокой температуре под действием процесса объединения тепловым прокатыванием с получением композитной мембраны из наномодифицированной ПТФЭ-мембраны и ткани из сложного полиэфира, при этом ожидается, что полученная композитная мембрана станет новым противообледенительным материалом и технологией нового поколения, способными решить проблему обледенения лопастей ветрогенератора во всем мире. В патенте Китая 201610675902.4 раскрыт способ получения и применения композитной мембраны на основе ПТФЭ и сложного полиэфира для предотвращения обледенения лопастей ветрогенераторов. Этот способ включает этапы, на которых выполняют комплексообразование с ламинацией, используя связывающее комплексообразующее средство, наносят промежуточный адгезив и наносят фотостимулированный адгезив, чувствительный к давлению, с использованием адгезива, чувствительного к давлению. В патенте Китая 201610452541.7 раскрыт самоклеящийся модифицированный политетрафторэтиленовый материал из углеродного волокна и стального волокна для предотвращения обледенения лопастей, а также способ его получения. Стальные волокна и углеродные волокна применяются для улучшения прочности на растяжение и фрикционной характеристики политетрафторэтилена. В то же время, для спекания тонких наполнителей, таких как порошок SiO₂, Al и т.п., при высокой температуре к поверхности политетрафторэтилена применяют усовершенствованный способа плавления, тем самым улучшая состояние спекания поверхности политетрафторэтилена, а также существенно увеличивая прочность связывания. В патенте Китая 201310018649.1 раскрыт способ получения самоклеящейся гибкой мембранной ленты из политетрафторэтилена (ПТФЭ) для предотвращения обледенения лопастей. Этот способ получения включает следующие этапы, на которых: диспергируют смолу с ПТФЭ, добавляют некоторое количество силикона и масла-растворителя, равномерно перемешивают и выдерживают в сушилке при 50°C в течение более 12 ч; выдержанный порошкообразный материал предварительно прессуют в цилиндрическую заготовку; и ее помещают в экструдер для экструзии круглого лентообразного материала диаметром 20-25 мм, помещают его в теплую воду для теплоизоляции, прессуют его в мембрану с использованием устройства для каландрирования с барабаном большого размера, и проводят удаление масла, поперечное растяжение, продольное растяжение, придание размеров и продольная резка и т.п. В результате получают лентообразный продукт в виде ПТФЭ-мембраны, обладающий превосходными рабочими характеристиками для уплотнительной отрасли, а также плотностью в диапазоне 400-1100 г/м³ и прочностью на растяжение 15-25 МПа. В патенте Китая 201720057571.8 раскрыта оптически контролируемая теплоизоляционная мембрана для предотвращения обледенения лопастей. Мембрана состоит из расположенных друг за другом в направлении изнутри наружу ПЭТ-мембраны, слоя диоксида титана, ПТФЭ-мембраны, слоя термопластичного адгезива, основы из ПЭТ-мембраны, стойкого к механическим повреждениям слоя и стойкого к инфракрасным лучам слоя. В патенте Китая 201610990370.3 раскрыта двухслойная витая мембрана для предотвращения обледенения лопастей и способ ее получения. Верхний слой противообледенительной двухслойной витой мембраны представляет собой супергидрофобную витую мембрану, покрытую диоксидом кремния, а нижний слой противообледенительной двухслойной витой мембраны представляет собой гидрофильную витую мембрану, в которую введена противообледенительная жидкость. Liu Shengxian и соавт. из Научно-технологического Университета Чанша определяют параметры состояния обледенения лопастей путем анализа имитационного эксперимента динамических характеристик лопастей ветрогенератора в различных состояниях обледенения, получают индексы характеристических значений лопастей в состоянии обледенения посредством имитационного вычисления и, таким образом, исследуют технологию диагностики состояния обледенения лопасти ветрогенератора на основе обнаружения вибрации. Компания «Goldwind technology» разрабатывает технологическое решение электротепловой противообледенительной обработки. Нагревательные элементы, такие как электротепловая мембрана из углеродного волокна или проволока сопротивления, встраивают в покрытие лопасти. Нагревательные элементы включают в себя углеродное волокно, нагревательные резисторы, металлические нагревательные сети, проводящие нагревательные мембраны и т.д. Нагревательные элементы составляют электротепловую систему предотвращения и удаления обледенения вместе с преобразователем для защиты от перегрева, источником питания и т.д. Таким образом, электрообогрев обеспечивает оттаивание льда на поверхностях лопастей для достижения эффектов предотвращения и удаления обледенения.

Компания «Windey» разрабатывает технологию противообледенительной обработки горячим газом, реализуемую путем ввода электрообогрева в полость лопасти. Благодаря размещению вентиляционных труб с горячим газом в полости лопасти и добавлению нагревательного устройства в ступицу ветрогенератора, горячий газ или горячий газ, нагреваемый другими источниками излучения, циркулирует по вентиляционной трубе. Тепло передается к внешней поверхности лопасти через обшивку лопасти, чтобы лопасть имела определенную температуру и непрямым образом нагревалась под действием горячего газа для предотвращения замерзания переохлажденных капель воды с достижением цели предотвращения и удаления обледенения.

[0006] Резюмируя, существует много местных и зарубежных технических способов предотвращения образования и удаления обледенения с лопастей ветрогенераторов. Однако практика показывает, что среди всех технических способов некоторые из них находятся лишь на базовой стадии исследования и некоторые были применены в экспериментах, но при этом ни в одном из них не может быть достигнут идеальный эффект предотвращения образования и удаления обледенения. В частности, способ предотвращения и удаления обледенения с использованием проволок сопротивления и электротеплового воздуха имеет неочевидный эффект предотвращения и удаления обледенения, а также увеличивает вес каждой лопасти на 200 кг, при этом вес лопастей всей ветрогенераторной установки увеличивается на 600 кг, что существенно увеличивает весовую нагрузку на лопасть ветрогенератора и увеличивает норму потребления электричества предприятием более, чем на 8-10%. Если в одной лопасти произойдет сбой или отказ электрообогрева, то работу всей системы для удаления льда путем электрообогрева необходимо будет остановить, иначе разная масса обледенения на лопасти приведет к дисбалансу веса и серьезному смещению центра тяжести, что вызовет сбои или аварии. В то же время, существуют угрозы безопасности, которым лопасть с легкостью может быть подвергнута ввиду удара молнии.

[0007] Лопасть ветрогенератора покрывается льдом сразу при воздействии на нее влажным воздухом, дождем, льдом и снегом, а также переохлажденными каплями воды, легко вызывая обледенение, при этом ледяная масса является твердой, связывающее усилие является высоким, лед трудно поддается удалению, при этом обледенение является наиболее серьезным на ведущей кромке лопасти. Известно, что ПТФЭ-материал имеет низкое натяжение на твердой поверхности и высокую смазывающую способность. Однако этот материал по-прежнему не может мешать прилипанию ледяных кристаллов к поверхностям лопастей ветрогенераторов и образованию обледенения, а также не может обеспечивать эффект полного предотвращения и удаления обледенения на поверхности лопастей ветрогенераторов лишь за счет низкого натяжения на твердой поверхности и высокой смазывающей способности. В естественной среде ветроэнергетической установки, лопасть в различной степени подвергается действию коррозии и разрушается вследствие пыли, ледяных кристаллов, града, ледяного дождя, дождевых капель и других частиц, которые увлекаются ветром и дождем и оказывают воздействие через грозовые воротники. В частности, в рабочем состоянии линейная скорость конца лопасти является относительно высокой (длина лопасти традиционного ветрогенератора мощностью 2 мегаватта составляет приблизительно 51 м, а относительная линейная скорость конца лопасти составляет 280-300 км/ч в рабочем состоянии), так что противообледенительный материал лопасти должен иметь высокое сопротивление истиранию, сопротивление излому, ударопрочность и общую структурную прочность поверхности.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Для решения указанных выше технических проблем, в настоящем изобретении раскрыт способ повышения прочности мембраны на основе политетрафтоэтилена (ПТФЭ) посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением. Способ включает следующие этапы, на которых: проталкивают мембрану из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ вперед в полость для высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением при температуре 70-420°C, линейное давление поверхности ПТФЭ-мембраны контролируют на 50-80 Н/м и под действием тяги наматывания, обеспечиваемой роликом наматывания мембраны за пределами полости, обеспечивают усадку молекулярных цепей мембраны и создание фаз эвтектики, причем множественные микроэвтектические молекулярные структуры располагаются параллельно, микропоры между молекулярными цепями мембраны становятся нанопорами и имеют ультрамикронный размер, цвет мембраны после микроэвтектики меняется с непрозрачного молочно-белого на прозрачный с высокой и равномерной прозрачностью, и мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет макромолекулярные наноагрегаты и нано- и микронную вогнуто-выпуклую геометрическую ультрамикронную структурную морфологию со средним размером поверхности 10-20 мкм, высотой 5-10 мкм и шагом 10-20 мкм.

[0009] В способе повышения прочности мембраны на основе ПТФЭ посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением мембрану из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ проталкивают вперед в полость для высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением со скоростью 6-8 м/мин.

[0010] В способе повышения прочности мембраны на основе ПТФЭ посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет плотность 2,1 кг/м³.

[0011] В способе повышения прочности мембраны на основе ПТФЭ посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением длина полости для высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением составляет 1,5 м.

[0012] Способ повышения прочности мембраны на основе ПТФЭ посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением включает следующие этапы, на которых: проталкивают мембрану из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ вперед со скоростью 8 м/мин в полость для высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением при температуре 380°C, линейное давление поверхности ПТФЭ-мембраны контролируют на 60 Н/м и под действием тяги наматывания, обеспечиваемой роликом наматывания мембраны за пределами полости, обеспечивают усадку молекулярных цепей мембраны и создание фаз эвтектики, причем множественные микроэвтектические молекулярные структуры располагаются параллельно, микропоры между молекулярными цепями мембраны становятся нанопорами и имеют ультрамикронный размер, цвет мембраны после микроэвтектики меняется с непрозрачного молочно-белого на прозрачный с высокой и равномерной прозрачностью, и мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет макромолекулярные наноагрегаты и нано- и микронные вогнуто-выпуклые геометрические ультрамикронные структурные морфологии со средним размером поверхности 10-20 мкм, высотой 5-10 мкм и шагом 10-20 мкм.

[0013] Технические результаты заключаются в следующем: способ высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением повышает общую структурную прочность мембраны из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ, обеспечивает повышенное сопротивление истиранию, сопротивление излому и ударопрочность, решает техническую проблему, заключающуюся в пониженном сопротивлении истиранию, поскольку мембрана на основе ПТФЭ имеет волокнистую структуру в ходе растрескивания при высокой температуре после ламинарного отслаивания, обеспечивает малый размер пор мембраны под действием температур и линейного давления, повышает прозрачность и обеспечивает равномерность прозрачности. Мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет ультрамикронную структуру морфологии поверхности, а также обладает высоким сопротивлением истиранию, сопротивлением излому и ударопрочностью. Прочность поверхности мембраны из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ, обладающей противообледенительной функцией, которая применяется на лопасти ветрогенератора, повышается, достигается общий эффект фиксации, повышаются общая допустимая нагрузка и стойкость лопасти к эрозии, исключается потенциальная угроза безопасности лопасти, вызываемая различными степенями воздействия и эрозии со стороны таких частиц, как пыль, ледяные кристаллы, градины, дождь, вызывающий гололед, дождевые капли и тому подобные, которые переносятся вместе с ветром и дождем, как и исключается воздействие электрической дуги молнии, а также повышается способность лопасти быть стойкой к длительной эрозии, вызываемой посторонними объектами. Таким образом, обеспечивается двойная защита лопасти, предотвращается старение и растрескивание лопасти, а также продлевается срок службы лопасти.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

[0014] В примере представлен способ повышения прочности мембраны на основе ПТФЭ посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением включает следующие этапы, на которых: проталкивают мембрану из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ вперед со скоростью 8 м/мин в полость для высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением, длина которой составляет 1,5 м, при температуре 380°C, линейное давление поверхности ПТФЭ-мембраны контролируют на 60 Н/м и под действием тяги наматывания, обеспечиваемой роликом наматывания мембраны за пределами полости, обеспечивают усадку молекулярных цепей мембраны и создание фаз эвтектики, причем множественные микроэвтектические молекулярные структуры располагаются параллельно, мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет плотность 2,1 кг/м³, микропоры между молекулярными цепями мембраны становятся нанопорами и имеют ультрамикронный размер, цвет мембраны после микроэвтектики меняется с непрозрачного молочно-белого на прозрачный с высокой и равномерной прозрачностью, и мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет макромолекулярные наноагрегаты и нано- и микронные вогнуто-выпуклые геометрические ультрамикронные структурные морфологии со средним размером поверхности 10-20 мкм, высотой 5-10 мкм и шагом 10-20 мкм.

[0015] Проводили испытания эксплуатационных характеристик 5 образцов мембраны из ПТФЭ, которые были получены в результате осуществления способа, и были получены следующие результаты: (1) средняя толщина мембраны составляет 100 мкм; (2) средний вес мембраны составляет 210 г/м²; (3) усилие отслаивания составляет 50 Н, а прочность на отслаивание под углом 180° составляет 1000 Н/м; (4) мембрана имеет среднюю прочность на растяжение 25 МПа перед и после испытания на старение, а также средний коэффициент удлинения более 90%, кроме того, у нее отсутствуют признаки старения в результате испытания на старение с помощью ксеноновой лампы, испытания эксплуатационных характеристик с циклом замораживания и оттаивания (при температуре от -60°C до 150°C и влажности 5-98%), испытания на старение под действием озона, испытания на старение под действием ультрафиолета, а также испытания искусственной атмосферой коррозии и погружения в раствор морской соли в течение 14400 ч; (5) путем применения метода под названием «Определение стойкости архитектурных красок и покрытий к истиранию», согласно GB/T 9266-2009, и после циклического трения с частотой 37 раз/мин при количестве 40000 раз, шероховатость на поверхности мембраны отсутствует и явление оголенности подложки вследствие повреждения не наблюдается, следовательно, мембрана обладает высоким сопротивлением истиранию; (6) платформу для испытания на динамическое давление ветра используют для имитации скорости ветра, составляющей 36,9 м/с (ураган 12 баллов), для проведения испытания на стойкость к дождевой эрозии под динамическим давлением ветра, и по прошествии 1000-часового испытания с продуванием сильным ветром и водой, шероховатость на поверхности мембраны отсутствует и мембрана обладает превосходной стойкостью к дождевой эрозии; (7) после испытания с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) морфология поверхности мембраны демонстрирует вогнуто-выпуклые структуры поверхности микронного размера со средним размером 20-40 мкм, высотой 10-20 мкм и шагом 30-50 мкм, равномерно распределенные в продольном и поперечном направлении; (8) угол контакта капель воды на поверхности мембраны, измеренный с помощью измерителя угла контакта воды, составляет от 115,89° до 125,46°; и (9) среднее значение шероховатости поверхности мембраны, измеренное с помощью инструмента для измерения шероховатости поверхности, составляет 0,18 мкм.

[0016] В заключение, настоящее изобретение решает проблему, заключающуюся в том, что композитная мембрана на основе ПТФЭ и сложного полиэфира не может быть наклеена непосредственно на поверхности лопастей ветрогенераторов с помощью адгезива. Из ПТФЭ готовят материал мембраны, обладающий множественной нано- и микронной вогнуто-выпуклой геометрической ультрамикронную структурной морфологией. Низкое натяжение на твердой поверхности и высокие смазывающие неадгезивные эксплуатационные характеристики ПТФЭ объединены для образования мембраны из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ с двойными функциями предотвращения адгезии, а также предотвращения образования льда и его удаления. Композитную мембрану наклеивают на поверхности лопастей ветрогенераторов, она улучшает прочность на отслаивание, может применяться для противообледенительной обработки лопастей ветрогенераторов различных типов, а также может эффективно сопротивляться обледенению поверхностей лопастей ветрогенераторов в результате дождя и снега. Способ повышает общую структурную прочность мембраны из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ. Таким образом, мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ, применяемая к поверхностям лопастей различных ветрогенераторов, обладает высоким сопротивлением истиранию, стойкостью к коррозии и стойкостью к старению, повышается общая прочность поверхности лопастей, повышаются общая допустимая нагрузка и стойкость лопастей к эрозии, вызываемой посторонними объектами, а также исключаются потенциальные угрозы безопасности, вызываемые старением, растрескиванием лопасти и подобным. Способ может применяться непосредственно при подготовке материала мембраны на основе ПТФЭ для предотвращения прилипания морских организмов к стальным трубчатым сваям морских ветроэлектростанций и морских платформ, для предотвращения обрастания снегом и обледенения высоковольтных опор линий электропередач, а также защиты мостов (вант мостов и несущих тросов) от обрастания снегом и обледенения.

[0017] Могут быть предусмотрены другие варианты реализации изобретения помимо описанных выше. Все технические решения, образованные путем эквивалентных замен или эквивалентных преобразований, входят в объем защиты настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к способу повышения прочности мембраны на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением. Данный способ включает стадии: проталкивание мембраны вперед в полость при температуре 70-420°C, линейное давление поверхности ПТФЭ-мембраны контролируют на 50-80 Н/м и под действием тяги наматывания. Далее обеспечивают усадку молекулярных цепей мембраны и создание фаз эвтектики. Множественные микроэвтектические молекулярные структуры располагаются параллельно. Микропоры между молекулярными цепями мембраны становятся нанопорами и имеют ультрамикронный размер. Цвет мембраны после микроэвтектики меняется с непрозрачного молочно-белого на прозрачный с высокой и равномерной прозрачностью. Мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет макромолекулярные наноагрегаты и нано- и микронные вогнуто-выпуклые геометрические ультрамикронные структурные морфологии со средним размером поверхности 10-20 мкм, высотой 5-10 мкм и шагом 10-20 мкм. Технический результат – разработка способа повышения прочности мембраны на основе политетрафторэтилена, обеспечивающего повышенное сопротивление истиранию, сопротивление излому и ударопрочность. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ повышения прочности мембраны на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением включает следующие этапы, на которых: проталкивают мембрану из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ вперед в полость для высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением при температуре 70-420°C, линейное давление поверхности ПТФЭ-мембраны контролируют на 50-80 Н/м и под действием тяги наматывания, обеспечиваемой роликом наматывания мембраны за пределами полости, обеспечивают усадку молекулярных цепей мембраны и создание фаз эвтектики, причем множественные микроэвтектические молекулярные структуры располагаются параллельно, микропоры между молекулярными цепями мембраны становятся нанопорами и имеют ультрамикронный размер, цвет мембраны после микроэвтектики меняется с непрозрачного молочно-белого на прозрачный с высокой и равномерной прозрачностью, и мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет макромолекулярные наноагрегаты и нано- и микронные вогнуто-выпуклые геометрические ультрамикронные структурные морфологии со средним размером поверхности 10-20 мкм, высотой 5-10 мкм и шагом 10-20 мкм.

2. Способ повышения прочности мембраны на основе ПТФЭ посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением по п. 1, отличающийся тем, что мембрану из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ проталкивают вперед в полость для высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением со скоростью 6-8 м/мин.

3. Способ повышения прочности мембраны на основе ПТФЭ посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением по п. 1, отличающийся тем, что мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет плотность 2,1 кг/м³.

4. Способ повышения прочности мембраны на основе ПТФЭ посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением по п. 1, отличающийся тем, что длина полости для высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением составляет 1,5 м.

5. Способ повышения прочности мембраны на основе ПТФЭ посредством высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением по п. 1, отличающийся тем, что он включает следующие этапы, на которых: проталкивают мембрану из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ вперед со скоростью 8 м/мин в полость для высокотемпературной микроэвтектики под высоким линейным давлением при температуре 380°C, линейное давление поверхности ПТФЭ-мембраны контролируют на 60 Н/м и под действием тяги наматывания, обеспечиваемой роликом наматывания мембраны за пределами полости, обеспечивают усадку молекулярных цепей мембраны и создание фаз эвтектики, причем множественные микроэвтектические молекулярные структуры располагаются параллельно, микропоры между молекулярными цепями мембраны становятся нанопорами и имеют ультрамикронный размер, цвет мембраны после микроэвтектики меняется с непрозрачного молочно-белого на прозрачный с высокой и равномерной прозрачностью, и мембрана из функционального нанокомпозита на основе ПТФЭ имеет макромолекулярные наноагрегаты и нано- и микронные вогнуто-выпуклые геометрические ультрамикронные структурные морфологии со средним размером поверхности 10-20 мкм, высотой 5-10 мкм и шагом 10-20 мкм.