一种风电叶片再生复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于风电叶片材料，具体涉及一种风电叶片再生复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、风力发电虽然为一种清洁可再生能源，但整个机组设备在生产过程和退役后会产生大量需要处理的风电叶片废弃物。其中，增强纤维（目前主要为玻璃纤维）和聚合物基质（目前主要为环氧树脂等）的组合占据了风电叶片材料成分的绝大部分质量，风电叶片材料中增强纤维的含量约为60~70wt%，聚合物基质的含量约为30~40wt%。这使得风电叶片废弃物难以自然降解，同时具有极强的污染性，如采用随意堆砌、直接填埋、简单焚烧等常规方式处理，并不是有效的解决方案，会占用大量土地资源，产生二次污染，对环境造成严重危害。因此，从环境保护和资源利用的角度出发，对风电叶片材料最佳的处理方法是回收利用。

2、目前风电叶片回收利用的相关处理技术包括热回收法、化学回收法、物理回收法，这三种方法各有优劣势，其中热回收法涉及高温处理，主要可分为燃烧或焚烧（仅用于能量回收）和流化床燃烧（主要回收增强纤维）和厌氧燃烧（即热解），热回收法能够进行能源、油和填料的回收并且没有使用溶剂和催化剂，但是回收材料的尺寸和性能会相应降低，纤维产品可能含氧化残留物或炭，无法彻底无害化，并且有排放物和二氧化碳的产生，对环境造成负面影响。化学回收法中研究较多的主要为溶剂回收法。该方法采用溶剂在一定温度和压力下破坏树脂大分子键，从而达到分离和回收树脂及玻璃纤维的目的。从而实现了单一低聚物和填料的回收，回收的填料形状、尺寸、成分和机械性能保持不变，但是回收过程中使用大量有机溶剂和催化剂，有机溶剂的大量挥发会直接对环境造成不利影响，残留的有机溶剂又新增形成危险废物，因此化学回收法难以较大规模循环利用，对危险废物的处理又会消耗大量的资源及人力、物力、财力，因此该化学法往往得不偿失。物理回收法主要有拆解重复利用、机械粉碎综合利用，可将回收的风电叶片材料用作生产二次材料的填料或基质，该方法回收过程简单可靠，对消耗能源及对环境的不利影响相对较小，因此是一种比较经济合理、具有一定发展前景的回收方法。然而，当前物理回收法通常仅仅是将风电叶片粉碎后作为惰性填料直接加入到其他基材中成型利用，惰性填料与基材没有任何作用力，因此基材的机械强度没有明显的提升，甚至会大幅降低基材的机械性能，这极大地限制了风电叶片再生材料的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风电叶片再生复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的风电叶片再生复合材料具有优异的力学性能，同时能够实现对风电叶片废料的绿色、高效、增值回收及再生，对环境友好，节省资源，具有一定的经济效益和应用价值。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种风电叶片再生复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将风电叶片粒料进行第一辐照，得到活性填料；

5、将所述活性填料、不饱和聚酯树脂和交联增强剂混合，得到混合料；所述不饱和聚酯树脂包括对苯型不饱和聚酯树脂、双酚a型不饱和聚酯树脂和间苯型不饱和聚酯树脂中的一种或多种；所述风电叶片粒料和所述聚酯树脂的质量比为（1:1）~（7:3）；所述交联增强剂的质量占所述风电叶片粒料和所述聚酯树脂总质量的百分比为2~3%；

6、将所述混合料在模具中进行压制，得到预成型坯体；

7、在第二辐照和施压的条件下，将所述预成型坯体进行交联固化，得到所述风电叶片再生复合材料。

8、优选的，所述风电叶片粒料由风电叶片材料经粉碎得到，所述风电叶片粒料的粒径为0.2~2mm。

9、优选的，所述第一辐照采用co-60γ射线进行，所述第一辐照的剂量为10~300kgray，辐照时间为3~10min。

10、优选的，所述交联增强剂包括甲基丙烯酸甲酯，邻苯二甲酸二烯丙酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯中的一种或多种。

11、优选的，所述混合在混料机中进行，所述混合的温度为60~100℃，时间为5~10min。

12、优选的，所述混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为20~30rad/min。

13、优选的，所述压制的温度为60~100℃，压力为5~10mpa，保温保压时间为3~8min。

14、优选的，所述第二辐照采用co-60γ射线进行，所述第二辐照的剂量为10~300kgy，辐照时间为10~25min；所述交联固化时的压力为8~10mpa。

15、本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的风电叶片再生复合材料。

16、本发明提供了上述技术方案所述的风电叶片再生复合材料作为人造板材的应用。

17、本发明提供了一种风电叶片再生复合材料的制备方法，包括以下步骤：将风电叶片粒料进行第一辐照，得到活性填料；将所述活性填料、不饱和聚酯树脂和交联增强剂混合，得到混合料；所述不饱和聚酯树脂包括对苯型不饱和聚酯树脂、双酚a型不饱和聚酯树脂和间苯型不饱和聚酯树脂中的一种或多种；所述风电叶片粒料和所述聚酯树脂的质量比为（1:1）~（7:3）；所述交联增强剂的质量占所述风电叶片粒料和所述聚酯树脂总质量的百分比为2~3%；将所述混合料在模具中进行压制，得到预成型坯体；在第二辐照和施压的条件下，将所述预成型坯体进行交联固化，得到所述风电叶片再生复合材料。本发明采用辐照法制备高性能风电叶片再生复合材料，首先将风电叶片粒料进行第一次辐照，风电叶片粒料中的聚合物基质（环氧树脂）分子链上能够生成活性自由基，从而转化为能够发生化学交联反应的活性填料；然后本发明将得到的活性填料、不饱和聚酯树脂和交联增强剂混合得到预成型坯体后，在第二辐照和施压的条件下进行交联固化，在第二次辐照的条件下，本发明优化了活性填料、不饱和聚酯树脂和交联增强剂的用量配比关系，交联增强剂吸收高能辐射分解产生自由基，此时活性填料中的环氧树脂分子链上携带的活性自由基能够与交联增强剂共同作用引发不饱和聚酯树脂的自由基聚合，因此，在本发明的不饱和聚酯的交联体系中，带有活性自由基的环氧分子链也会参与到交联反应中，活性填料与交联增强剂两者均参与到交联体系中，本发明最终形成三维网状结构的风电叶片再生复合材料，可显著增强复合材料的力学性能。另一方面，本发明提供的方法避免了将风电叶片粒料中的环氧树脂与增强纤维（玻璃纤维）进行分离的过程，在复合材料中保留了玻璃纤维组分，进一步提高了复合材料的力学强度。综上，本发明实现了风电叶片材料的循环利用以及再生复合材料的制备，得到的风电叶片再生复合材料具有优异的力学性能，同时对风电叶片废料的回收再利用具有绿色、高效、对环境友好以及节省资源的优势，具有一定的经济效益和应用价值。

技术特征：

1.一种风电叶片再生复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述风电叶片粒料由风电叶片材料经粉碎得到，所述风电叶片粒料的粒径为0.2~2mm。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一辐照采用co-60γ射线进行，所述第一辐照的剂量为10~300kgray，辐照时间为3~10min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联增强剂包括甲基丙烯酸甲酯，邻苯二甲酸二烯丙酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合在混料机中进行，所述混合的温度为60~100℃，时间为5~10min。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为20~30rad/min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述压制的温度为60~100℃，压力为5~10mpa，保温保压时间为3~8min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二辐照采用co-60γ射线进行，所述第二辐照的剂量为10~300kgy，辐照时间为10~25min；所述交联固化时的压力条件为8~10mpa。

9.权利要求1~8任一项所述的制备方法制备得到的风电叶片再生复合材料。

10.权利要求9所述的风电叶片再生复合材料作为人造板材的应用。

技术总结本发明属于风电叶片材料技术领域，具体涉及一种风电叶片再生复合材料及其制备方法和应用。本发明将风电叶片粒料进行第一辐照，得到活性填料；将所述活性填料、不饱和聚酯树脂和交联增强剂混合，得到混合料；将所述混合料在模具中进行压制，得到预成型坯体；在第二辐照和施压的条件下，将所述预成型坯体进行交联固化，得到所述风电叶片再生复合材料。本发明实现了风电叶片材料的循环利用以及再生复合材料的制备，得到的风电叶片再生复合材料具有优异的力学性能，同时对风电叶片废料的回收再利用具有绿色、高效、对环境友好以及节省资源的优势，具有一定的经济效益和应用价值。技术研发人员：张国卿,张燕锋,应超军,赵军,汪平平受保护的技术使用者：橙志（上海）环保技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26