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廢棄酸酐固化環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料(風(fēng)電碳梁等)化學(xué)降解與資源化回收利用技術(shù)取得新進(jìn)展
時(shí)間:2022-07-25 來源: 作者:
2020年9月1日新的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》正式實(shí)施,對(duì)產(chǎn)廢者、固廢全過程監(jiān)管等執(zhí)行新規(guī)定。2021年,中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)將“雙碳”納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局?!?ldquo;十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》指出推進(jìn)廢塑料分類利用和集中處理,鼓勵(lì)建設(shè)區(qū)域性再生資源加工利用基地。這一系列國家規(guī)定和政策的實(shí)施,促使復(fù)合材料全行業(yè)尋求廢棄熱固性樹脂復(fù)合材料綠色、經(jīng)濟(jì)的回收方法。酸酐固化環(huán)氧樹脂由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性能,常與碳纖維、玻璃纖維復(fù)合制備環(huán)氧樹脂拉擠材料,廣泛應(yīng)用于風(fēng)電、航空航天、交通運(yùn)輸、運(yùn)動(dòng)器材、橋梁建筑等領(lǐng)域。復(fù)合材料中熱固性樹脂約占到三成,碳纖維、玻璃纖維等材料占比約七成,兩者結(jié)合,使得材料既具有較輕的重量,也有高強(qiáng)度、耐腐蝕、抗疲勞等性能。由于酸酐固化環(huán)氧樹脂特殊的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其無法在自然環(huán)境中降解。
目前,全國僅風(fēng)電碳梁用碳纖維增強(qiáng)酸酐固化環(huán)氧樹脂產(chǎn)量為2-3萬噸/年。制造過程中產(chǎn)生的下腳料、測試材料以及達(dá)到使用壽命的材料,都面臨回收難題。從風(fēng)電機(jī)組服役年限來看,到2025年,我國將迎來一大波風(fēng)電葉片報(bào)廢潮;到2030年,我國將有超過3萬臺(tái)風(fēng)電機(jī)組面臨換新,而到2035年,這一數(shù)字將超過9萬臺(tái)。而復(fù)合材料中碳纖維價(jià)格昂貴,被稱為“黑色黃金”。
葉片及復(fù)合材料回收技術(shù)經(jīng)過多年的研究和試驗(yàn),雖然有了多種技術(shù)路線方向,但由于其特殊性及回收成本原因,收集非常困難,導(dǎo)致下游綜合利用技術(shù)的研究滯后。目前回收處置多以填埋、焚燒、熱解等方式為主,不僅會(huì)釋放芳烴物質(zhì)和有毒氣體,造成陸地和空氣污染問題;而且是一種資源的嚴(yán)重浪費(fèi),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。還由于回收綜合利用價(jià)值極低,導(dǎo)致企業(yè)缺乏投資積極性。
中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所侯相林、鄧天昇研究團(tuán)隊(duì),在溫和條件下選擇性斷裂酸酐固化環(huán)氧樹脂中的酯鍵,回收降解產(chǎn)物雙酚A二甘油醚、甲基四氫鄰苯二甲酸,以及復(fù)合材料中的碳纖維或玻璃纖維等,實(shí)現(xiàn)酸酐固化環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的全組分回收,該技術(shù)已申請(qǐng)系列國家發(fā)明專利,其中已授權(quán)一項(xiàng)(一種催化酸酐固化的環(huán)氧樹脂降解的方法,ZL202010652768.2,一種降解酸酐固化環(huán)氧樹脂材料制芳香多元醇的方法,發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?02111093677.0,一種微波降解環(huán)氧樹脂的方法,發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?02011446491.4)。其中降解產(chǎn)物雙酚A二甘油醚為一種芳香多元醇,可作為多元醇原料重新用于聚氨酯合成,制備聚氨酯彈性體、聚氨酯硬泡、軟泡、聚氨酯防水材料等(一種新型聚氨酯材料及其制備方法,發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?02111262805.X);另一種降解產(chǎn)物甲基四氫鄰苯二甲酸可作為制備固化劑甲基四氫苯酐的原料,再次用于環(huán)氧樹脂的固化過程;回收碳纖維或玻璃纖維,強(qiáng)度損失小,可制成纖維短切絲,與其它熱塑性或熱固性樹脂再次復(fù)合。整個(gè)過程樹脂降解率大于99%,回收率大于95%,纖維回收率大于96%,纖維強(qiáng)度損失小于5%;另外控制酸酐固化環(huán)氧樹脂解聚程度還可制備多孔材料(一種由酸酐固化環(huán)氧樹脂制備多孔材料及化學(xué)品的方法,發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?02210154022.8)。與傳統(tǒng)高溫?zé)峤夥椒ㄏ啾?,該酸酐固化環(huán)氧樹脂化學(xué)解聚系列技術(shù)具有解聚條件溫和,能耗低,反應(yīng)選擇性好,降解體系可循環(huán)使用,纖維損傷小,產(chǎn)品附加值高,市場需求大,生產(chǎn)過程無小分子廢氣排放等優(yōu)點(diǎn)。
該方法不僅力求“吃干榨凈”,同時(shí)提升了經(jīng)濟(jì)效益,真正實(shí)現(xiàn)了基體樹脂和增強(qiáng)材料的循環(huán)利用。
回收及綜合利用不僅僅是復(fù)合材料企業(yè)應(yīng)對(duì)生態(tài)文明建設(shè)和生存的被動(dòng)選擇,更是行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。葉片等復(fù)合材料固體廢物的回收及綜合利用是個(gè)系統(tǒng)工程,是保證清潔能源健康發(fā)展的基礎(chǔ)。因此,盡快落實(shí)葉片等復(fù)合材料固體廢物回收處置及綜合利用技術(shù);建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、認(rèn)證體系、建立合理的商業(yè)發(fā)展模式等都顯得尤為迫切。
(部分內(nèi)容摘自:山西煤化所官網(wǎng))
本文轉(zhuǎn)載自纖維復(fù)合材料再生利用
特別聲明:泰普瑞轉(zhuǎn)載其他網(wǎng)站內(nèi)容,出于傳遞更多信息而非盈利之目的,同時(shí)并不代表贊成其觀點(diǎn)或證實(shí)其描述,內(nèi)容僅供參考。版權(quán)歸原作者所有,若有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。
目前,全國僅風(fēng)電碳梁用碳纖維增強(qiáng)酸酐固化環(huán)氧樹脂產(chǎn)量為2-3萬噸/年。制造過程中產(chǎn)生的下腳料、測試材料以及達(dá)到使用壽命的材料,都面臨回收難題。從風(fēng)電機(jī)組服役年限來看,到2025年,我國將迎來一大波風(fēng)電葉片報(bào)廢潮;到2030年,我國將有超過3萬臺(tái)風(fēng)電機(jī)組面臨換新,而到2035年,這一數(shù)字將超過9萬臺(tái)。而復(fù)合材料中碳纖維價(jià)格昂貴,被稱為“黑色黃金”。
葉片及復(fù)合材料回收技術(shù)經(jīng)過多年的研究和試驗(yàn),雖然有了多種技術(shù)路線方向,但由于其特殊性及回收成本原因,收集非常困難,導(dǎo)致下游綜合利用技術(shù)的研究滯后。目前回收處置多以填埋、焚燒、熱解等方式為主,不僅會(huì)釋放芳烴物質(zhì)和有毒氣體,造成陸地和空氣污染問題;而且是一種資源的嚴(yán)重浪費(fèi),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。還由于回收綜合利用價(jià)值極低,導(dǎo)致企業(yè)缺乏投資積極性。
中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所侯相林、鄧天昇研究團(tuán)隊(duì),在溫和條件下選擇性斷裂酸酐固化環(huán)氧樹脂中的酯鍵,回收降解產(chǎn)物雙酚A二甘油醚、甲基四氫鄰苯二甲酸,以及復(fù)合材料中的碳纖維或玻璃纖維等,實(shí)現(xiàn)酸酐固化環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的全組分回收,該技術(shù)已申請(qǐng)系列國家發(fā)明專利,其中已授權(quán)一項(xiàng)(一種催化酸酐固化的環(huán)氧樹脂降解的方法,ZL202010652768.2,一種降解酸酐固化環(huán)氧樹脂材料制芳香多元醇的方法,發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?02111093677.0,一種微波降解環(huán)氧樹脂的方法,發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?02011446491.4)。其中降解產(chǎn)物雙酚A二甘油醚為一種芳香多元醇,可作為多元醇原料重新用于聚氨酯合成,制備聚氨酯彈性體、聚氨酯硬泡、軟泡、聚氨酯防水材料等(一種新型聚氨酯材料及其制備方法,發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?02111262805.X);另一種降解產(chǎn)物甲基四氫鄰苯二甲酸可作為制備固化劑甲基四氫苯酐的原料,再次用于環(huán)氧樹脂的固化過程;回收碳纖維或玻璃纖維,強(qiáng)度損失小,可制成纖維短切絲,與其它熱塑性或熱固性樹脂再次復(fù)合。整個(gè)過程樹脂降解率大于99%,回收率大于95%,纖維回收率大于96%,纖維強(qiáng)度損失小于5%;另外控制酸酐固化環(huán)氧樹脂解聚程度還可制備多孔材料(一種由酸酐固化環(huán)氧樹脂制備多孔材料及化學(xué)品的方法,發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?02210154022.8)。與傳統(tǒng)高溫?zé)峤夥椒ㄏ啾?,該酸酐固化環(huán)氧樹脂化學(xué)解聚系列技術(shù)具有解聚條件溫和,能耗低,反應(yīng)選擇性好,降解體系可循環(huán)使用,纖維損傷小,產(chǎn)品附加值高,市場需求大,生產(chǎn)過程無小分子廢氣排放等優(yōu)點(diǎn)。
該方法不僅力求“吃干榨凈”,同時(shí)提升了經(jīng)濟(jì)效益,真正實(shí)現(xiàn)了基體樹脂和增強(qiáng)材料的循環(huán)利用。
回收及綜合利用不僅僅是復(fù)合材料企業(yè)應(yīng)對(duì)生態(tài)文明建設(shè)和生存的被動(dòng)選擇,更是行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。葉片等復(fù)合材料固體廢物的回收及綜合利用是個(gè)系統(tǒng)工程,是保證清潔能源健康發(fā)展的基礎(chǔ)。因此,盡快落實(shí)葉片等復(fù)合材料固體廢物回收處置及綜合利用技術(shù);建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、認(rèn)證體系、建立合理的商業(yè)發(fā)展模式等都顯得尤為迫切。
(部分內(nèi)容摘自:山西煤化所官網(wǎng))
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