[发明专利]一种回收利用退役风力发电机叶片的方法

说明书

本发明提供了一种回收利用退役风力发电机叶片的方法，包括以下步骤：a)将退役的风力发电机叶片材料粉碎后研磨，得到风机叶片粉末；b)将步骤a)得到的风机叶片粉末与阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物混合，进行成型，得到聚合物基可陶瓷化复合材料；c)将步骤b)得到的聚合物基可陶瓷化复合材料进行烧结，得到聚合物基陶瓷化阻燃材料。与现有技术相比，本发明提供的方法通过引入退役风机叶片材料制备得到的陶瓷体兼具优良阻燃性能和力学性能，具体以退役的风力发电机的叶片材料为主要原料之一，制备得到聚合物基陶瓷化阻燃材料，实现“零废”和“化废为宝”。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，是涉及一种回收利用退役风力发电机叶片的方法。

背景技术

21世纪初，作为“绿色低碳”的能源，风力发电备受青睐，高调出道。经过数十年的迅猛发展，风力发电成长为清洁可再生能源的主力军。常规情况下，风力发电机的使用寿命仅为20～25年，因此，在本世纪初大批安装的初代风电机组即将迎来退役。一般大型风电机组由多个零部件构成，其中塔筒、发电机、齿轮箱等大部分部件都可以进行回收再利用。但对于退役的风电叶片，关于它们的处理工作异常棘手——它们体积巨大且回收难度巨大。这主要是由于发电机叶片的主体由复合材料构成，具体成分主要是环氧树脂、玻璃纤维等(俗称“玻璃钢”)；不同于传统的塑料或金属制品，上述复合材料很难进行回收和二次利用。

风电产业的不断发展也促进了风电数量和叶片尺寸的不断攀升，显然，随之增加的风电叶片材料使得未来处理退役风电叶片的形势越发严峻。有研究表明，到2050年左右，全球的退役风电叶片将会到达4000～500万吨。风力发电作为朝阳行业却在退役叶片的实际处理方面非常缺乏经验和手段。目前，填埋和焚烧是处理叶片的主要方法。但是，填埋的方式势必会造成国土资源的浪费，并且极不环保。焚烧过程产生的有毒气体和焚烧后产生的污染物灰烬对环保也是巨大的挑战。毋庸置疑，风机叶片的回收效率低下，目前开发的纤维分离技术，将叶片中的树脂和玻璃纤维分离，制备成新的复合材料，但回收叶片中纤维的效率较低，且回收后的纤维力学性能衰减，这极大地影响了其进一步应用。因此，世界各国纷纷开展研究项目积极探索风机叶片的回收利用方式，以期获得绿色环保、资源再利用的解决方案。

作为风机叶片材料的主要成分之一，环氧树脂被广泛应用于复合材料、胶粘剂、成型材料、浇注料和注塑材料等。然而，环氧树脂和其他聚合物类似，其阻燃性较差，在大规模使用时，通常存在着较高的火灾风险。因此，聚合物基阻燃材料的需求日渐增长，有着广阔的应用前景。将聚合物陶瓷化作为新型阻燃方法，可以有效提高复合材料的阻燃性，但陶瓷化后在一定程度上会影响材料的力学性能，如何获得兼具阻燃性能和优良力学性能的聚合物基陶瓷体具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种回收利用退役风力发电机叶片的有效方法，本发明提供的方法将退役的风力发电机的叶片材料作为主要原料之一用于聚合物基陶瓷化阻燃材料中，实现“零废”；并且引入退役风机叶片材料能够优化聚合物基陶瓷体的力学性能，实现“化废为宝”。

为实现上述目的，发明人经过深入研究，出乎意料地发现将退役的风力发电机叶片材料粉碎后，按一定比例复配于可陶瓷化的聚合物复合材料中烧结成瓷，可以优化聚合物陶瓷体的拉伸强度或弯曲强度，获得了兼具阻燃性能和优良力学性能的聚合物基陶瓷化材料。

本发明提供了一种回收利用退役风力发电机叶片的方法，包括以下步骤：

a)将退役的风力发电机叶片材料粉碎后研磨，得到风机叶片粉末；

b)将步骤a)得到的风机叶片粉末与阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物混合，进行成型，得到聚合物基可陶瓷化复合材料；

c)将步骤b)得到的聚合物基可陶瓷化复合材料进行烧结，得到聚合物基陶瓷化阻燃材料。

优选的，步骤a)中所述退役的风力发电机叶片材料为玻璃钢型增强塑料类叶片，其中的无机物含量不少于50wt％。