中科院山西煤化所利用定向解聚法回收熱固性樹脂復合材料獲進展

    實現風電葉片全生命周期的綠色化、無害化，一直是風電全行業追求的目標。尤其是今年，受風電搶裝潮影響和原材料的限制，葉片市場甚至供不應求，回收這種高價值材料的技術需求越來越大。

 

    從風電機組服役年限來看，到2025年左右，我國將迎來一大波風電葉片報廢潮。到2030年，我國將有超過3萬臺風電機組面臨換新，而到2035年這一數字將超過 9 萬臺，市場潛力巨大。

 

    采用直接填埋的方式會向大自然緩慢釋放少量的芳烴物質，且無法降解，焚燒更不可求，必然產生有毒氣體，唯有綠色回收利用一途。有的企業嘗試用熱塑性樹脂代替熱固性樹脂，有的企業只能回收復合材料里的一部分玻璃纖維。

 

    國內諸多風電機組制造企業為了處理好葉片生產加工廢料，拿出3000元/噸左右的處理費委托給專業公司，而承攬這些業務的公司，僅僅只是將它切割破碎，將塑料和木質粉料按一定比例混合后經熱擠壓成型，制成板材，用于公園的板凳、圍欄。熱固性樹脂并沒有消失，所謂的“專業處理”也僅僅是半處理，而且給今后的回收造成了更大的困難。

 

    侯相林團隊多年積累的以定向解聚技術為核心的一整套科研成果不僅可以高效回收難降解的材料，而且生產出大量高價值化學品，完成了風機葉片綠色回收利用的閉環。

 

   “拆解”分子鏈

 

    2019年開始，侯相林團隊成員鄧天昇、武少弟從十余種催化劑中挑選出性能最優的催化劑，全新的催化體系在10kg級別的高壓反應釜連續運行超過300小時，得到了試驗關鍵數據。2021年，“碳纖維增強環氧樹脂回收利用”項目，榮獲北京地區高校大學生優秀創業團隊三等獎。這項技術就是降解碳纖維增強環氧樹脂復合材料，致力于從風機葉片中回收高價值的碳纖維。

 

    碳纖維增強環氧樹脂的優點多、品質好，但是當回收這些材料時，優點全部變成了“絆腳石”。

 

    侯相林研究團隊采用定向解聚法（化學解聚法）處理復合材料，通過特定的溶劑及催化劑體系，國內首創了在較溫和的條件下將高分子在特定的鍵位“拆解”開，形成長鏈熱塑高分子或者樹脂合成單體。這一辦法也是被學術界被普遍承認的實現循環經濟的好方法。

 

    目前，全國絕大多數研究機構都未能將熱固性樹脂的化學降解實現產業化，研究成果多處于實驗室狀態。“我們在實驗室階段階段取得了一部分成績，現在正在準備進行中試放大，數據指標顯示，環氧樹脂降解率大于99%，回收率大于95%，碳纖維回收率大于96%，纖維強度損失小于5%，回收的碳纖維單絲強度指標、模量與原絲相差無幾。”侯相林表示。

 

    回收的樹脂產物可制成環氧瀝青，進一步處理可以得到雙酚A等，每噸市場售價數千元乃至上萬元，高價值化學品使得回收技術“含金量十足”，預期經濟效益十分可觀。

 

    從廢棄PET到纖維增強環氧樹脂，從纖維增強不飽和樹脂到乙烯基樹脂，從聚氨酯材料到密胺樹脂，以熱固性樹脂為主要回收對象的環保技術，在侯相林團隊的系列技術加持下，已經可以通過化學回收制備十余種高價值化學品。

 

    侯相林表示，“經過十多年的專注科研，我們有信心與企業合作擴大生產規模，早日‘變廢為寶’，提取出更多有價值的化學品，創造更大的環保效益和經濟效益。”