一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法

本发明涉及一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法，属于固废资源化利用。

背景技术：

1、随着风电的高速发展，退役风机叶片的数量也在逐年递增。数据显示，预计到2025年，我国退役风机叶片将产生接近5800吨退役风机固体废物，到2028年将会达到7.4万吨。退役风机叶片固废问题始终困扰着行业企业，也制约着整个风电产业的绿色发展。目前，退役风机叶片的处理方式主要有填埋处理、水泥窑协同处理、化学溶解、热解处理和焚烧处理等方法，其中填埋处理法占用土地，污染环境，资源浪费；水泥窑协同处理法最佳掺混比难以控制，且易影响水泥品质；化学溶解法反应条件难以控制，化学试剂难以处理；热解和焚烧处理法能耗大、处理费用高且可能产生二噁英等有毒气体。如何实现退役风机叶片大规模的回收和资源化、无害化处置已迫在眉睫。

2、沥青混凝土主要用于公路建设中，在2020年我国公路总里程为520万公里，比上年增加了19万公里。我国公路建设里程不断增长导致沥青混凝土市场需求随之增长。近五年内我国沥青混凝土产量持续攀升，在2016年为3.2亿吨，到2020年增长到4.7亿吨。但现阶段沥青混凝土路面稳定性差、强度低，研究学者发现添加玻璃纤维能提高沥青混凝土的强度和稳定性。比如：cn202310451769.4公开了一种沥青混凝土增强短切玻璃纤维的生产工艺方法，利用处理液的水解缩合反应，改善玻璃纤维表面理化性质，改性后玻璃纤维与沥青相容性更好，沥青高温条件下不容易发生离析与泛油现象，混合料的高温稳定性也间接得到有效提高，从而增加沥青混合料的抗拉强度及高温性能。cn202310797420.6提供一种沥青混合料及其制备方法，通过制备改性沥青、制备改性玻璃纤维以及最终的混料，得到一种沥青混合料，该种沥青混合料能在提高沥青混合料排水性能的同时，增强其抗老化性能，并且提高其在不同温度下的强度稳定性能。然而上述专利均存在制备成本高，制备工序复杂等问题，不利于改性沥青混凝土的推广。

3、退役风机叶片是由玻璃纤维和树脂组成的复合材料，其具有强度高、质量轻、耐腐蚀、阻燃性好、可加工性优异等特点，利用退役风机叶片的上述特点，将退役风机叶片破碎，并加到沥青混合料中，提高沥青混凝土强度和稳定性是一种退役风机叶片回收再利用的有效方式，也是本发明的研究重点。

技术实现思路

1、针对现有沥青混合料强度低、稳定性差的问题，本发明提供一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，通过在退役风机叶片表面修饰有机官能团，提高退役风机叶片材料与沥青混合料的作用力，从而获得性能优异的改性沥青混合料，在提高公路建设强度和稳定性的同时，实现了退役风机叶片规模化、资源化、高值化和绿色化回收再利用。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法 ，包括以下步骤：

4、1）将官能团修饰剂溶于溶剂中，随后加入破碎的退役风机叶片材料，在50~200℃反应3~10h，过滤干燥，获得有机官能团修饰的退役风机叶片材料；

5、所述的破碎后退役风机叶片材料长度为0.1~8mm，直径为0.1~8mm。

6、所述的官能团修饰剂为十二烷基硫酸钠、水杨酸钠、十二烷基苯磺酸钠、磺化琥珀酸二辛酯钠盐、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、乙二胺、溴化四乙铵、苯胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。

7、所述的官能团修饰剂的添加量为退役风机叶片材料重量的0.05~25.0%，所述的官能团修饰剂的添加方式为一次或多次。

8、所述的溶剂为去离子水、乙醇、乙二醇、丙酮中的一种或几种，所述的溶剂添加量是退役风机叶片材料重量的0.1~20倍。

9、2）将集料、矿粉、有机官能团修饰的退役风机叶片材料和沥青在100~250℃拌合均匀得到改性沥青混合料；

10、所述改性沥青混合料种各组分重量百分比为：有机官能团修饰的退役风机叶片材料添加量为0.1~25.0%，矿粉添加量为0.1~25.0%，集料添加量为30.0~99.7%，沥青添加量为0.1~20.0%。集料为辉绿岩，粒径范围为0.05~20mm；矿粉为碳酸钙，粒径<0.1mm。

11、本发明通过官能团修饰剂在退役风机叶片材料上修饰有机官能团，提高退役风机叶片材料与沥青混合料的作用力，从而获得了性能优异的改性沥青混合料，在提高公路建设强度和稳定性的同时，实现退役风机叶片规模化、资源化、高值化和绿色化回收再利用。

12、与未改性退役风机叶片材料制备沥青混合料和常规沥青混合料相比，有机官能团修饰退役风机叶片材料制备的改性沥青混合料空隙率在3.0%~4.5%，矿料间隙率在17.2%~18.1%，沥青饱和度在75%~85%之间，马歇尔稳定度在9.5kn~11.5kn之间，流值不超过4mm，浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂试验残留强度比在95%以上，动稳定度在8500次/mm以上，改性沥青混合料强度和稳定性明显优于常规沥青混合料和未改性退役风机叶片材料制备沥青混合料，为退役风机叶片材料回收再利用提供一种新途径。

13、综上，本发明具有如下有益效果：

14、1、通过官能团修饰剂在退役风机叶片材料表面修饰有机官能团，提高退役风机叶片材料与沥青混合料的作用力，从而提高改性沥青混合料的强度和稳定性；

15、2、本发明中的以有机官能团修饰退役风机叶片材料为添加剂制备沥青混合料能够满足沥青混合料的各项指标，在提高公路建设强度和稳定性的同时，实现退役风机叶片规模化、资源化、高值化和绿色化回收再利用。

技术特征：

1.一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法  ，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述的破碎后退役风机叶片材料长度为0.1~8mm，直径为0.1~8mm。

3.如权利要求1所述一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述的官能团修饰剂为十二烷基硫酸钠、水杨酸钠、十二烷基苯磺酸钠、磺化琥珀酸二辛酯钠盐、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、乙二胺、溴化四乙铵、苯胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。

4.如权利要求1所述一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述的官能团修饰剂的添加量为退役风机叶片材料重量的0.05~25.0%，所述的官能团修饰剂的添加方式为一次或多次。

5.如权利要求1所述一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述的溶剂为去离子水、乙醇、乙二醇、丙酮中的一种或几种，所述的溶剂添加量是退役风机叶片材料重量的0.1~20倍。

6.如权利要求1所述一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述改性沥青混合料种各组分重量百分比为：有机官能团修饰的退役风机叶片材料添加量为0.1~25.0%，矿粉添加量为0.1~25.0%，集料添加量为30.0~99.7%，沥青添加量为0.1~20.0%。

7.如权利要求1所述一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法，其特征在于：所述的集料为辉绿岩，所用集料粒径范围为0.05~20mm。

8.如权利要求1所述一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法，其特征在于：所述的矿粉为碳酸钙，粒径<0.1mm。

技术总结本发明公开了一种有机官能团修饰退役风机叶片材料制备改性沥青混合料的方法，先将退役风机叶片破碎后，再通过有机官能团修饰剂处理，得到有机官能团修饰的退役风机叶片材料，从而提高退役风机叶片材料与沥青混合料的作用力，最终获得性能优异的改性沥青混合料，应用于公路建设中。本发明通过官能团修饰剂在退役风机叶片材料表面修饰有机官能团，提高了退役风机叶片材料与沥青混合料的作用力，获得的沥青混合料比常规沥青混合料性能更佳，实现退役风机叶片高值化利用。技术研发人员：唐志诚,韩维亮,王兆力,魏定邦,窦晖,张国栋,韩维高受保护的技术使用者：中国科学院兰州化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18