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张威:可回收树脂在风电叶片领域应用解决方案

2022-08-19 浏览数:580

尊敬的各位专家,各位代表,大家下午好,我是来自上纬新材料科技股份有限公司的张威,今天主要带来可回收的议题,可回收是复合材料发展路径上被誉为最后一公里要解决的难题和问题。上纬针对这样的难题和问题做了一些探究和提出了解决方案。




上纬新材料科技股份有限公司风电业务部经理张威

张威:尊敬的各位专家,各位代表,大家下午好,我是来自上纬新材料科技股份有限公司的张威,今天主要带来可回收的议题,可回收是复合材料发展路径上被誉为最后一公里要解决的难题和问题。上纬针对这样的难题和问题做了一些探究和提出了解决方案。

(PPT图示)这是此次报告涉及到的五个部分,关于产品的介绍、具体的降解程序及回收的路径图,不同复材回收方法的比较、风电市场的可回收叶片的分享。

针对风电行业,目前随着风电的服役达到了退役年龄,这是必须要面对和处理的难题。现在各个国家包括中国针对风机处理的方式主要是填埋焚烧,也有切割,但对达到循环经济有一定的差距,我们需要用化学的方法做出对问题的解决。

在这样的前提和背景下,注意到国际上整机厂、开发商陆续在2020年、2021年提出了未来三十年零废风机等愿景。上纬作为科创公司一直致力于用科技创新的方式为客户带来更具价值的产品。所以,我们做了2030年完成百分之百可回收叶片树脂商品化的规划,我们会提出完整的可商品化的解决方案。

对于回收的产品,我们做成一个系列,两个产品。

(PPT图示)该产品不仅在风机行业,同时在体育器材、汽车、电子消费品都可以做成可回收的产品,在使用年限到了之后用可回收的技术方法实现再循环利用。

EZCICLO产品可以基于现有的环氧树脂,搭配现有的固化剂进行复合材料的制作。后续在生命周期到达了之后,用降解液做降解回收。

(PPT图示)这是具体的降解程序,这是在实验室已经完成做的一些降解的分解步骤,准备样品,放在反应槽,在一定时间和反应温度前提下,可以有效将玻璃纤维制品和树脂进行分离。不仅是玻璃纤维,碳纤维也可以达到同样的效果。

(PPT图示)这是回收后纤维的状态。

梳理归纳,对于整体的回收路径来看,应用EZCICLO做成复合材料,产品年限到了之后用可立解做降解,回收到寡聚物或低聚物,再用EZCICLO做成产品,达到循环树脂的使用。FRP有纤维的存在,这个过程中,纤维可以进行重整,做一个降解使用的FRP。

进一步梳理。对于碳纤来讲可以做碳纤处理,应用在汽车或者家电外壳的复合材料产品上。玻璃纤维可以做成SMC等玻璃纤维的射出粒。对于树脂方面,回收到的树脂可以再重新回到原产业链上的树脂应用。

关于风电目前已经做了关于风电灌注树脂的产品,用EZCICLO技术,命名为RB519—A/BS,和现有的传统环氧保持一致的特性,基于这样的特性,可以不改变现有的工艺的条件,方便利用现有的不管是工厂车间,还是工艺技术进行产品上的制作。

(PPT图示)这是年度变化曲线,和现有环氧非常接近。

关于Tg,我们将正负2%的容差进行了测试,Tg建立比较稳定,达到叶片制作上的要求。这是Tg在不同温度下的建立曲线,和不同环氧相比有同样的固化,或者生产周期的特性。

另外做了纯树脂的数据展示,如果和现有的传统环氧对比的话,纯树脂的力学性能相当,特别是高温和低温下更具良好的表现。除了纯树脂之外,也测了FRP层合板性能,符合大叶片设计参考值,达到了90米以上的级别。疲劳是不可避免关注的数据,做了完整的10的7次方循环的次数M值是10.64,表现相当优异。

除了机械性能的测试考察之外,对工艺性能及各种界面的结合也进行了研究。纤维浸润性做了工艺测试,做了单双拉剪,和现有环氧相比有同等的结合性。除了叶片灌注树脂之外,当前技术的发展路线已经越来越向板材靠近和选择,除了玻板以外,碳板也是逐渐的趋势。我们将可回收的拉挤树脂和现有的环氧板材做了对比。

(PPT图示)这些是得到的力学性能。

作为可回收树脂一定会关注树脂回收前后的性能,这涉及到回收后能否再回到原有产业链甚至应有的等级,在回收之前的EzCICLO做了对比,这具有等同数量级的数据,我们非常欣喜看到具备了技术上循环利用的可行性。

除了树脂回收之外所匹配的纤维回收也做了研究,回收的纤维经过高速的密炼机得出射出粒,进行试片后探究分析,不管在弯曲强度还是其他方面有优异的表现。

用同样的方法做了纤维射出粒前后对比,拉伸强度和弯曲强度、模量上的状况,基本上相当,甚至更优异。

目前也有一些化学复材方法,比如热裂解法和传统化学降解回收,热裂解法需要有比较高的工作温度,这是目前的局限。优点是运营成本比较低,有部分国家已经实现了商业化,但存在的局限是在这个过程中不可避免会产生一些硫化物、氮化物对环境有二次污染的气体。传统化学降解出现的局限在于,在这个过程中,弱酸、或弱碱过程不可避免产生废水和废液的污染,这是百分之百采用回收利用的痛点。对于全新的回收方式来看,不仅有温和的工作温度,而且在回收过程中没有废水废液二次污染的状态产生,同时可以将回收后的产品回到原有应用。

从处理成本、附加价值、回收过程中碳足迹、回收过程是否产生污染等和上述方法进行了比较,我们提出的这套解决方案具有非常明显的优势。

目前已经存在的风电市场的回收叶片,我们非常欣喜地看到,外资企业已经做这方面的探究,而且出现了两个案例,是非常知名的公司做的前瞻性研究。作为上纬新材料,我们希望与国内的一些合作伙伴进行探究,能够迎头赶上。EZCICLO,无论从技术验证可行性、可商业化的前提条件看,都具备了一定的条件。

另外,非常重要的一点是,对于环境友善方面,EZCICLO做了重点考量,在这个过程中,我们不会有二次污染,同时可以再回到原材料应用,实现真正的循环经济的过程。

以上是我今天带来的上纬新材料可回收树脂的议题,时间原因,如果大家感兴趣会后可以再做进一步交流,谢谢大家!

(文章内容来自于现场速记,未经本人审核)

【延伸阅读】

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阅读上文 >> 杨斐然:肯天水性脱模剂在风电叶片领域的应用
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