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張威:可回收樹脂在風電葉片領(lǐng)域應(yīng)用解決方案

2022-08-19 瀏覽數(shù):913

尊敬的各位專家,各位代表,大家下午好,我是來自上緯新材料科技股份有限公司的張威,今天主要帶來可回收的議題,可回收是復(fù)合材料發(fā)展路徑上被譽為最后一公里要解決的難題和問題。上緯針對這樣的難題和問題做了一些探究和提出了解決方案。




上緯新材料科技股份有限公司風電業(yè)務(wù)部經(jīng)理張威

張威:尊敬的各位專家,各位代表,大家下午好,我是來自上緯新材料科技股份有限公司的張威,今天主要帶來可回收的議題,可回收是復(fù)合材料發(fā)展路徑上被譽為最后一公里要解決的難題和問題。上緯針對這樣的難題和問題做了一些探究和提出了解決方案。

(PPT圖示)這是此次報告涉及到的五個部分,關(guān)于產(chǎn)品的介紹、具體的降解程序及回收的路徑圖,不同復(fù)材回收方法的比較、風電市場的可回收葉片的分享。

針對風電行業(yè),目前隨著風電的服役達到了退役年齡,這是必須要面對和處理的難題。現(xiàn)在各個國家包括中國針對風機處理的方式主要是填埋焚燒,也有切割,但對達到循環(huán)經(jīng)濟有一定的差距,我們需要用化學的方法做出對問題的解決。

在這樣的前提和背景下,注意到國際上整機廠、開發(fā)商陸續(xù)在2020年、2021年提出了未來三十年零廢風機等愿景。上緯作為科創(chuàng)公司一直致力于用科技創(chuàng)新的方式為客戶帶來更具價值的產(chǎn)品。所以,我們做了2030年完成百分之百可回收葉片樹脂商品化的規(guī)劃,我們會提出完整的可商品化的解決方案。

對于回收的產(chǎn)品,我們做成一個系列,兩個產(chǎn)品。

(PPT圖示)該產(chǎn)品不僅在風機行業(yè),同時在體育器材、汽車、電子消費品都可以做成可回收的產(chǎn)品,在使用年限到了之后用可回收的技術(shù)方法實現(xiàn)再循環(huán)利用。

EZCICLO產(chǎn)品可以基于現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂,搭配現(xiàn)有的固化劑進行復(fù)合材料的制作。后續(xù)在生命周期到達了之后,用降解液做降解回收。

(PPT圖示)這是具體的降解程序,這是在實驗室已經(jīng)完成做的一些降解的分解步驟,準備樣品,放在反應(yīng)槽,在一定時間和反應(yīng)溫度前提下,可以有效將玻璃纖維制品和樹脂進行分離。不僅是玻璃纖維,碳纖維也可以達到同樣的效果。

(PPT圖示)這是回收后纖維的狀態(tài)。

梳理歸納,對于整體的回收路徑來看,應(yīng)用EZCICLO做成復(fù)合材料,產(chǎn)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做成產(chǎn)品,達到循環(huán)樹脂的使用。FRP有纖維的存在,這個過程中,纖維可以進行重整,做一個降解使用的FRP。

進一步梳理。對于碳纖來講可以做碳纖處理,應(yīng)用在汽車或者家電外殼的復(fù)合材料產(chǎn)品上。玻璃纖維可以做成SMC等玻璃纖維的射出粒。對于樹脂方面,回收到的樹脂可以再重新回到原產(chǎn)業(yè)鏈上的樹脂應(yīng)用。

關(guān)于風電目前已經(jīng)做了關(guān)于風電灌注樹脂的產(chǎn)品,用EZCICLO技術(shù),命名為RB519—A/BS,和現(xiàn)有的傳統(tǒng)環(huán)氧保持一致的特性,基于這樣的特性,可以不改變現(xiàn)有的工藝的條件,方便利用現(xiàn)有的不管是工廠車間,還是工藝技術(shù)進行產(chǎn)品上的制作。

(PPT圖示)這是年度變化曲線,和現(xiàn)有環(huán)氧非常接近。

關(guān)于Tg,我們將正負2%的容差進行了測試,Tg建立比較穩(wěn)定,達到葉片制作上的要求。這是Tg在不同溫度下的建立曲線,和不同環(huán)氧相比有同樣的固化,或者生產(chǎn)周期的特性。

另外做了純樹脂的數(shù)據(jù)展示,如果和現(xiàn)有的傳統(tǒng)環(huán)氧對比的話,純樹脂的力學性能相當,特別是高溫和低溫下更具良好的表現(xiàn)。除了純樹脂之外,也測了FRP層合板性能,符合大葉片設(shè)計參考值,達到了90米以上的級別。疲勞是不可避免關(guān)注的數(shù)據(jù),做了完整的10的7次方循環(huán)的次數(shù)M值是10.64,表現(xiàn)相當優(yōu)異。

除了機械性能的測試考察之外,對工藝性能及各種界面的結(jié)合也進行了研究。纖維浸潤性做了工藝測試,做了單雙拉剪,和現(xiàn)有環(huán)氧相比有同等的結(jié)合性。除了葉片灌注樹脂之外,當前技術(shù)的發(fā)展路線已經(jīng)越來越向板材靠近和選擇,除了玻板以外,碳板也是逐漸的趨勢。我們將可回收的拉擠樹脂和現(xiàn)有的環(huán)氧板材做了對比。

(PPT圖示)這些是得到的力學性能。

作為可回收樹脂一定會關(guān)注樹脂回收前后的性能,這涉及到回收后能否再回到原有產(chǎn)業(yè)鏈甚至應(yīng)有的等級,在回收之前的EzCICLO做了對比,這具有等同數(shù)量級的數(shù)據(jù),我們非常欣喜看到具備了技術(shù)上循環(huán)利用的可行性。

除了樹脂回收之外所匹配的纖維回收也做了研究,回收的纖維經(jīng)過高速的密煉機得出射出粒,進行試片后探究分析,不管在彎曲強度還是其他方面有優(yōu)異的表現(xiàn)。

用同樣的方法做了纖維射出粒前后對比,拉伸強度和彎曲強度、模量上的狀況,基本上相當,甚至更優(yōu)異。

目前也有一些化學復(fù)材方法,比如熱裂解法和傳統(tǒng)化學降解回收,熱裂解法需要有比較高的工作溫度,這是目前的局限。優(yōu)點是運營成本比較低,有部分國家已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化,但存在的局限是在這個過程中不可避免會產(chǎn)生一些硫化物、氮化物對環(huán)境有二次污染的氣體。傳統(tǒng)化學降解出現(xiàn)的局限在于,在這個過程中,弱酸、或弱堿過程不可避免產(chǎn)生廢水和廢液的污染,這是百分之百采用回收利用的痛點。對于全新的回收方式來看,不僅有溫和的工作溫度,而且在回收過程中沒有廢水廢液二次污染的狀態(tài)產(chǎn)生,同時可以將回收后的產(chǎn)品回到原有應(yīng)用。

從處理成本、附加價值、回收過程中碳足跡、回收過程是否產(chǎn)生污染等和上述方法進行了比較,我們提出的這套解決方案具有非常明顯的優(yōu)勢。

目前已經(jīng)存在的風電市場的回收葉片,我們非常欣喜地看到,外資企業(yè)已經(jīng)做這方面的探究,而且出現(xiàn)了兩個案例,是非常知名的公司做的前瞻性研究。作為上緯新材料,我們希望與國內(nèi)的一些合作伙伴進行探究,能夠迎頭趕上。EZCICLO,無論從技術(shù)驗證可行性、可商業(yè)化的前提條件看,都具備了一定的條件。

另外,非常重要的一點是,對于環(huán)境友善方面,EZCICLO做了重點考量,在這個過程中,我們不會有二次污染,同時可以再回到原材料應(yīng)用,實現(xiàn)真正的循環(huán)經(jīng)濟的過程。

以上是我今天帶來的上緯新材料可回收樹脂的議題,時間原因,如果大家感興趣會后可以再做進一步交流,謝謝大家!

(文章內(nèi)容來自于現(xiàn)場速記,未經(jīng)本人審核)

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