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淺談復(fù)合材料的回收利用方法

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樹(shù)脂基復(fù)合材料以比強(qiáng)度高、比模量高、抗疲勞斷裂性能好、耐化學(xué)腐蝕、耐候性好等優(yōu)點(diǎn),在航空工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到廣泛應(yīng)用。尤其在風(fēng)電產(chǎn)業(yè),大功率風(fēng)電葉片基本都由樹(shù)脂基復(fù)合材料制造成型的。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在過(guò)去幾年經(jīng)歷迅猛發(fā)展,也意味著將來(lái)會(huì)集中退役,葉片具有的巨大結(jié)構(gòu)尺寸、復(fù)合材料高強(qiáng)性能和耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn),給回收處理增加了難度。目前,樹(shù)脂基復(fù)合材料回收方法主要分三種:物理回收法、熱解回收法、溶液回收法。

物理回收法

機(jī)械粉碎回收法作為較早被研究的一種物理回收方法,主要依靠機(jī)械設(shè)備,通過(guò)機(jī)械力將復(fù)合材料碾碎、壓碎或切碎,獲得尺寸不一的塊體顆粒、短纖等物質(zhì)。該方法具有工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生污染物等特點(diǎn),在不影響材料性能的前提下,回收的塊體顆粒可作為填料適量加入其它材料中。

北京玻璃鋼研究院徐佳等人對(duì)粉碎回收料尺寸及應(yīng)用范圍進(jìn)行總結(jié)。尺寸>25×25mm的粒子可用于建材,如廢紙制造的紙板、輕型水泥板、農(nóng)用地面覆蓋材料和隔音材料等; 尺寸在3.29.5mm的粒子可用于屋頂瀝青和混凝土的填料、鋪路材料補(bǔ)強(qiáng)劑等;<60μm的粒子可用于片狀模塑料、團(tuán)狀模塑料和熱塑性塑料填料等。雖然物理回收方法操作簡(jiǎn)單,可以回收不同類型的復(fù)合材料,但纖維受到破壞較大,無(wú)法得到長(zhǎng)纖維。

熱解回收法

熱解回收法大體可分兩種,一種是只涉及能量回收的焚化或燃燒,將粉碎的復(fù)合材料顆粒焚燒處理,把燃燒的熱量轉(zhuǎn)化為其它形式的能量使用,該處理方法簡(jiǎn)單,但生產(chǎn)成本高,廢棄物燃燒容易放出有毒氣體,而且燃燒后灰分填埋會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

另一種是在空氣或惰性氣體環(huán)境中利用熱量使樹(shù)脂降解的方法。回收過(guò)程充分利用降解產(chǎn)生的熱量,不僅能得到表面干凈的纖維,還能得到有機(jī)液體燃料,如熱解油。但如果回收條件控制不好的話,廢氣中會(huì)摻雜污染物,且回收的纖維受到高溫作用,其機(jī)械性能也會(huì)受到較大影響??偟膩?lái)說(shuō),熱解法技術(shù)難度大,對(duì)回收設(shè)備要求高,回收費(fèi)用較高。

溶劑回收法

溶劑法是在一定壓力和溫度的條件下,通過(guò)溶劑(如硝酸、高沸點(diǎn)的醇或胺、超/ 亞臨界流體等)作用使樹(shù)脂分子鏈發(fā)生降解或解聚,而達(dá)到回收再利用的目的。該方法能較好分解基體樹(shù)脂而不損傷纖維性能,但是設(shè)備造價(jià)高,設(shè)備耐腐蝕性、抗氧化性等要求也比較高,且溶液后處理也較復(fù)雜。

以上每種回收方法都有優(yōu)點(diǎn),也有不可回避的缺點(diǎn),有些方法還停留在試驗(yàn)室階段,由于葉片不同部位結(jié)構(gòu)各異,不同葉片所用基體樹(shù)脂也千差萬(wàn)別,沒(méi)有任何一種方法能完美解決葉片回收問(wèn)題,必須根據(jù)葉片結(jié)構(gòu)和材料特點(diǎn),采用合適的回收方式。根據(jù)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展軌跡,葉片回收利用將成為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新的環(huán)節(jié),也將成為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。


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