本發(fā)明涉及功能型聚酯熱收縮膜，具體涉及一種具有吸波功能的超疏水防冰pof熱收縮膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、為應(yīng)對全球氣候變化，中國政府提出了“碳達(dá)峰”和“碳中和”兩個(gè)階段的目標(biāo)?！疤歼_(dá)峰”即在2030年前，煤炭、石油、天然氣等化石能源燃燒活動和工業(yè)生產(chǎn)過程以及土地利用變化與林業(yè)等活動產(chǎn)生的溫室氣體排放不再增長，達(dá)到峰值。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，倍受歡迎。在中國能夠開發(fā)的風(fēng)能儲量超過10億千瓦，利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能，能夠避免使用化石燃料發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳等溫室氣體對環(huán)境造成污染。然而，冬季特別是沿海地區(qū)，風(fēng)電葉片易結(jié)冰，增加了葉片的重量，降低了其使用效率，進(jìn)而制約風(fēng)力發(fā)電市場的擴(kuò)展。

2、機(jī)械除冰、加熱除冰以及噴涂防冰涂層是當(dāng)前主要的除冰手段。其中，機(jī)械除冰是使用最多的一種方式，該方法操作簡單，但需要在設(shè)備停機(jī)之后進(jìn)行，一方面影響了發(fā)電量，另一方面會耗費(fèi)大量的人力和物力。加熱除冰是指在葉片內(nèi)部或外部接入電阻，通電后，電阻發(fā)熱而將凝結(jié)在葉片表面的冰層融化，該方法雖然能夠節(jié)省人力成本，但會消耗較大的電能。此外，機(jī)械除冰和加熱除冰都會出現(xiàn)葉片繼續(xù)結(jié)冰的情況，無法從根本上預(yù)防該現(xiàn)象的產(chǎn)生。而在葉片表面噴涂的防冰涂層往往是具有低表面能的超疏水涂層，雖然該涂層能夠避免冰雪的凝結(jié)，但涂層與風(fēng)電葉片表面的結(jié)合牢度較弱，易出現(xiàn)脫落和老化。

3、除以上三種除冰方式外，也有研究表明可以采用pof熱收縮膜將風(fēng)電葉片外表面進(jìn)行包裹，增強(qiáng)風(fēng)電葉片的防冰性能以及防紫外老化性等。pof熱收縮膜的原理是將聚合物在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與黏流溫度之間沿縱橫兩方向或單方向進(jìn)行強(qiáng)制拉伸，使聚合物分子鏈沿拉伸方向取向，然后將高聚物急驟冷卻，凍結(jié)分子取向。當(dāng)薄膜重新加熱到“解凍”溫度時(shí)，分子鏈松弛產(chǎn)生相對運(yùn)動，分子恢復(fù)到原來的狀態(tài)，產(chǎn)生收縮。常用的熱收縮膜包括pvc熱收縮膜、pe熱收縮膜等，其中，pvc熱收縮膜雖然收縮率大，但由于氯乙烯毒性單體的存在，不利于環(huán)保；pe熱收縮膜相對質(zhì)脆，容易開裂和變形。并且，單獨(dú)使用這些熱收縮膜都無法解決防冰的問題。

4、此外，沿海地區(qū)特別是軍事海域常會出現(xiàn)裝載雷達(dá)發(fā)射與接收裝置的艦艇，而風(fēng)電葉片特殊的形狀、材質(zhì)以及旋轉(zhuǎn)特性，使其成為雷達(dá)信號的強(qiáng)散射源，將發(fā)出的雷達(dá)波反射回接收裝置，進(jìn)而干擾雷達(dá)信號，甚至燒毀接收裝置中的精密儀器。

5、因此，亟需開發(fā)一種新型的熱收縮膜，可同時(shí)兼具熱收縮性、防冰性、吸波性和施工性的綜合性能，以滿足風(fēng)電葉片的使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供了一種具有吸波功能的超疏水防冰pof熱收縮膜及其制備方法，本發(fā)明的pof熱收縮膜不僅具有良好的熱收縮性能和防冰性，而且具有吸波功能，將其包覆于風(fēng)電葉片外表面，能夠有效降低風(fēng)電葉片對雷達(dá)波的散射強(qiáng)度，提升雷達(dá)接受裝置的使用壽命并避免被燒損的風(fēng)險(xiǎn)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種具有吸波功能的超疏水防冰pof熱收縮膜，所述pof熱收縮膜的結(jié)構(gòu)包括依次層疊的pp外層、pet內(nèi)層和pp外層，所述pet內(nèi)層為帶有吸波功能的改性pet膜，pp外層為帶有ptfe鍍層的pp膜。

4、優(yōu)選的，所述pof熱收縮膜的厚度不超過300μm。

5、優(yōu)選的，所述pp外層的厚度不超過25μm，ptfe鍍層的厚度不超過1μm。

6、優(yōu)選的，所述改性pet膜的改性方式為物理共混或接枝共聚，旨在降低其結(jié)晶度，提升熱收縮率。

7、優(yōu)選的，所述改性pet膜，包括按重量百分比的如下原料：吸收劑填料50%~70%、顏料5%~10%、樹脂粒料20%~35%和助劑1%~5%。

8、優(yōu)選的，所述吸收劑填料包括鐵磁性吸收劑、碳基吸收劑或半導(dǎo)體吸收劑中的一種或多種；

9、所述顏料包括白炭黑、金屬氧化物中的一種或多種；

10、所述樹脂粒料包括pet、pbt中的一種或多種；

11、所述助劑包括塑化劑、穩(wěn)定劑、開口爽滑劑、抗紫外線劑中的一種或多種。

12、更優(yōu)選的，所述塑化劑包括dop、dep、甘油三亞油酸酯等中的一種或多種；

13、所述穩(wěn)定劑主要是熱穩(wěn)定劑，包括金屬皂類、磷酸鹽類、有機(jī)錫類中的一種或多種；

14、所述開口爽滑劑包括芥酸酰胺、二氧化硅中的一種或多種；

15、所述抗紫外線劑包括水楊酸酯類、二甲苯酮類、苯并三唑類等紫外線吸收劑以及二氧化鈦、氧化鋅、滑石粉、炭黑等紫外線評比劑中的一種或多種。

16、優(yōu)選的，所述ptfe鍍層是通過射頻磁控濺射ptfe靶材進(jìn)行制備的。

17、更優(yōu)選的，制備ptfe鍍層前，采用等離子氣體沖擊pp膜表面，對其進(jìn)行活化，增加膜表面粗糙度并引入新基團(tuán)，進(jìn)而增強(qiáng)ptfe層的附著力。

18、優(yōu)選的，所述等離子氣體為cf4或o2中的一種或多種。

19、本發(fā)明還提供了上述具有吸波功能的超疏水防冰pof熱收縮膜的制備方法，包括如下步驟：

20、(1)混料：分別按照配比稱取外層和內(nèi)層的原料并混合均勻；

21、(2)進(jìn)料：將內(nèi)層的混合料加入至第一臺擠出機(jī)中，將兩組外層的混合料加入至第二臺擠出機(jī)、第三臺擠出機(jī)中，經(jīng)熔融共混，分別制得外層熔融樹脂和內(nèi)層熔融樹脂；

22、(3)擠出片材：經(jīng)擠出機(jī)擠出的內(nèi)層和外層熔融樹脂在三層模頭處匯合，擠出片狀的熔體，在鑄片輥上冷卻成未拉伸片材；

23、(4)拉伸定型：將上述片材進(jìn)行預(yù)熱后，經(jīng)拉伸和風(fēng)冷定型得到半成品pof熱收縮膜；

24、(5)清洗：對半成品pof熱收縮膜依次使用無水乙醇和去離子水清洗并干燥；

25、(6)等離子活化：使用等離子體刻蝕機(jī)，選擇等離子體轟擊pof熱收縮膜表面，對其表面進(jìn)行活化，增加pof熱收縮膜表面粗糙度并引入新官能團(tuán)；

26、(7)鍍覆ptfe：采用磁控濺射儀，將ptfe靶材沉積到上述活化后的pp膜表面；

27、(8)成品成卷：將鍍覆ptfe層后的成品pof熱收縮膜收卷成膜。

28、優(yōu)選的，步驟(2)中，所述內(nèi)層混合料的熔融共混溫度為160℃~165℃，外層混合料的熔融共混溫度為150℃~160℃。

29、優(yōu)選的，步驟(4)中，所述預(yù)熱溫度為180℃~200℃，所述拉伸為橫向拉伸，拉伸倍數(shù)為3-4倍，所述風(fēng)冷定型溫度為20℃~30℃。

30、優(yōu)選的，步驟(6)中，所述活化時(shí)間為3-7min，氣體流量為40-50sccm。

31、優(yōu)選的，步驟(8)中，所述ptfe層厚度不超過1μm。

32、通過上述技術(shù)方案制備的pof熱收縮膜，在膜厚不超過300μm時(shí)，具備優(yōu)異的吸波性能和超疏水防冰性。當(dāng)改性pet膜層厚度為250μm，采用濃度為70%的鐵磁性吸收劑時(shí)，pof熱收縮膜≤-4db的有效帶寬超過6.5ghz；當(dāng)pp膜層厚度為20μm，采用cf4高能粒子對其表面進(jìn)行活化，鍍覆0.8μm的ptfe層時(shí)，水接觸高達(dá)152.3°，實(shí)現(xiàn)超疏水的功能。同時(shí)，本發(fā)明的pof熱收縮膜的橫向收縮率超75%，縱向收縮率小于3%，具有良好的熱收縮性能。

33、本發(fā)明還提供了所述具有吸波功能的超疏水防冰pof熱收縮膜在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用。

34、本發(fā)明制備的pof熱收縮膜具有優(yōu)異的熱收縮性能、超疏水性和吸波功能，將其作為風(fēng)電葉片的外包覆材料，可以全方位保護(hù)風(fēng)電葉片，不僅可以提高風(fēng)電葉片在惡劣環(huán)境下的工作效率和安全性，而且可以有效降低風(fēng)電葉片對雷達(dá)波的散射強(qiáng)度和減少覆冰現(xiàn)象的發(fā)生，提高雷達(dá)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和延長風(fēng)電葉片的使用壽命。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在如下有益效果：

36、(1)本發(fā)明通過采用物理共混的方式對pet膜進(jìn)行改性處理，降低pet樹脂的結(jié)晶度，提升其熱收縮率，使得單pet層的熱收縮率超80%，同時(shí)將吸收劑摻雜入pet原材料中，使制備得到的改性pet膜具有吸波功能；通過高能粒子對pp膜表面進(jìn)行等離子刻蝕，提升膜表面的粗糙度并引入新官能團(tuán)，增加ptfe層的附著力；同時(shí)，通過在pp膜表面沉積適量的ptfe靶材，極大的增加了pof熱收縮膜表面的水接觸角，形成水接觸角超150°的超疏水層，從根本上解決風(fēng)電葉片外表面易結(jié)冰的弊端。

37、(2)本發(fā)明的pof熱收縮膜為三層結(jié)構(gòu)，以具備吸波功能的改性pet膜作為內(nèi)層，鍍有ptfe層的pp膜作為兩外層，使pof熱收縮膜具備吸波功能和超疏水防冰性，將其包覆于風(fēng)電葉片外表面，不僅可以降低風(fēng)電葉片對雷達(dá)波的散射強(qiáng)度，提升雷達(dá)接受裝置的使用壽命并避免被燒損的風(fēng)險(xiǎn)，而且使用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、熱收縮性能與耐候性能優(yōu)異的pp膜作為外層，對具有吸波功能的pet層進(jìn)行保護(hù)，能夠滿足風(fēng)電葉片長時(shí)間戶外使用的需求。

38、(3)本發(fā)明制備的pof熱收縮膜，在膜厚不超過300μm時(shí)，具有優(yōu)異的吸波性能和超疏水防冰性。當(dāng)改性pet膜層厚度為250μm，采用濃度為70%的鐵磁性吸收劑時(shí)，pof熱收縮膜≤-4db的有效帶寬超過6.5ghz；當(dāng)pp膜層厚度為20μm，采用cf4高能粒子對其表面進(jìn)行活化，鍍覆0.8μm的ptfe層時(shí)，水接觸高達(dá)152.3°，實(shí)現(xiàn)超疏水的功能。同時(shí)pof熱收縮膜的橫向收縮率超75%，而縱向收縮率小于3%，具有優(yōu)異的熱收縮性能。