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风电叶片复合材料的回收和再利用

日期:2019-05-08    来源:复材应用技术

国际新能源网

2019
05/08
13:31

关键词: 风电叶片 复合材料 风能

  摘要
 
  基于越来越多的风电叶片寿命终止以及对资源节约和环境保护的重视,风电叶片热固性复合材料的再循环和再利用越来越受到关注。本文概述了主要的回收技术和再生利用产品。目前的回收技术仍需要更多的工作才能从实验室阶段转向商业化生产。再生材料市场的扩大,需要更便宜,污染更少,效率更高的回收技术,以及高性能产品的再制造技术。此外,应从源头设计新的环保叶片材料,使用天然纤维,改性热固性树脂和可回收热塑性树脂,使风能成为真正的清洁能源。
 
  关键词
 
  风电叶片, 热固性复合材料, 回收, 再利用, 可回收材料
 
  介绍
 
  风能是一种可再生,取之不尽,用之不竭的清洁能源。目前,风能主要用于发电,并在全球范围内实现了大规模的开发和应用。2017年全球风电市场安装量超过50吉瓦,累计装机容量超过540吉瓦,其中欧洲、印度和海上风电装机量取得了创纪录的突破。为了满足对装机容量不断增长的需求,风电叶片(风力涡轮机的核心部件之一)的尺寸、强度和重量也在继续增加。随着风电行业的快速发展,风力发电机叶片的应用和需求将不断增加。
 
  据估计,每1kW的新增装机量需要10kg的叶片材料。因此,7.5兆瓦的风力涡轮机需要约75吨的叶片材料。通常,风电叶片的设计使用寿命约为20 - 25年。事实上,中国生产的大部分叶片将在15年后退役。在风力发电快速发展的高峰期之后,将有大量风电叶片退役或由于损坏、老化而被维护替换。在中国,2018年退役叶片约为5700吨,到2022年将产生59,000吨退役叶片,根据装机容量,退役叶片数量将在5 - 8年内翻一番。大量废弃叶片给环境带来巨大压力,也造成巨大的能源浪费。在目前的生产中,风电叶片由具有广泛应用的玻璃纤维(GF),碳纤维(CF)或GF/ CF混合物增强的热固性树脂基复合材料制成。然而,由于热固性聚合物复合材料的交联不能再熔化或重塑,因此其基材难以再循环。这是基于热固性聚合物复合材料的固有性质。 传统的处理方法是露天堆放、填埋或焚烧。然而,这些处理方法限制了资源的合理再利用并带来了环境污染。对于环境保护和可持续发展,处理废弃叶片的最佳方法是回收和再利用,以便风能成为真正的“清洁能源”。
 
  已经开发出许多用于热固性复合材料的回收技术,其主要包括三类:机械回收、热回收和化学回收。 在机械回收过程中,复合材料被切碎或研磨成不同尺寸的块状颗粒,短纤维和其他材料,可用作新复合材料中的填料或增强材料。该方法的特点是工艺简单。然而,在回收过程中纤维的结构受到很大损害,限制了再次获得长纤维的可能性。纤维的机械性能显着降低,再生产品的潜在用途取决于颗粒尺寸。众所周知,无论是在经济成本还是能源成本方面,GF的成本都比CF低。然而,文献中关于评估复合材料回收,特别是玻璃纤维增强塑料(GFRP)的生命周期效益的数据有限。Shuaib和Mativenga 通过自下而上的策略研究了GFRP机械回收的能源需求,这可以为生命周期分析提供重要数据。热回收工艺可以通过空气或惰性气体热分解树脂基体,回收GF或CF。化学回收利用化学试剂将废复合材料的树脂基体转化为小分子,以回收纤维。此外,通过能量回收方法可以将复合材料燃烧热转换成其他形式的能量。该处理方法简单,但生产成本高,废物燃烧时容易排放有毒气体,对燃烧后的灰分填埋会造成环境二次污染。其中一些技术,如机械回收和热回收,已达到工业规模,但其他回收技术基本上是实验室规模。不同的树脂和纤维产品可以通过不同的回收方法回收,由于具有不同的特性,因此可采取不同的方法进行重复使用。 最直接的是,纤维等回收产品被制成新的复合材料(结构或功能材料)。此外,回收的产品可用于建筑材料,如水泥,混凝土和聚合物砂浆。
 
  在此,本文旨在阐述现有回收和再制造工艺的最新技术进展。一方面,需要回收和再利用现役的热固性复合材料。另一方面,有必要加快开发新的可再生,可回收的叶片材料,以实现可持续发展。目前的可回收材料主要包括改性热固性复合材料,热塑性复合材料和天然纤维复合材料。
 
  因此,本文的结构如下:“回收技术概述”部分介绍了最新的回收技术。“再利用与应用”部分分析了回收产品的再利用和应用。“新型环保叶片材料”一节介绍了目前对新型环保叶片材料的研究。最后,在“结论”部分进行主要结论总结。

  回收技术概述
 
  在过去的几十年里,对热固性复合材料的回收进行了一系列的研究,可分为机械、热和化学回收三种主要方法。图1说明了这些不同的方法以及在每种方法下的回收过程。下面将讨论以前研究中使用方法的概述。
 
  机械回收
 
  机械回收是以粉碎后的废旧复合材料为原料进行二次利用的一种方法,对于风机叶片等大型复合材料,其体积较大,必须先进行预切割再进行粉碎。
 
  机械回收有两种方法:一种是将废物分解或研磨成细粉; 另一种是将废物进行破碎,通过这两种方式获得的再生材料主要用作水泥,混凝土等的填料、增强材料或原料。Ribeiro等重新使用机械回收的GFRP拉挤废料作为混凝土-聚合物复合材料的骨料和填料替代品。Palmer等人研究了通过研磨和加固研究了热固性复合材料的闭环循环,并使用再生GFRP替代新型热固性复合材料中的原始增强材料。Schmidl和Hinrichs采用机械方法回收风电叶片,将回收的玻璃纤维进行增强热固复合材料,用于水泥生产。该方法成本低,工艺简单,广泛用于纤维增强聚合物(FRP)复合材料的回收。但通过这种方法获得的大多数再生产品价值很低。虽然机械回收过程操作简单,可以回收不同长度的短纤维和复合颗粒,但纤维在回收过程中损坏很大,无法获得长纤维。
 
  热回收
 
  热回收技术主要包括热解,流化床和微波热解工艺。热解是通过使用加热的惰性气体将复合物中的树脂基质分解成有机小分子来回收纤维的方法。通过热解和氧化两个步骤可以得到清洁的纤维,并且回收的纤维用于生产新的短纤维复合材料,其性能可以与原始纤维复合材料相媲美。Mazzocchetti等人 通过高温气化回收干净的碳纤维,在氧化过程中碳可以对碳纤维起到保护作用,并且氧化留下了一个富氧表面,该表面与环氧树脂发生积极的相互作用,从而在无需额外施胶的情况下促进环氧复合材料中的纤维/基体粘合。McConnell 在500-900℃下热解分解碳纤维复合材料(CFRP),与原始碳纤维(vCF)相比,再生碳纤维(rCF)的强度损失为10%。Thomason等人发现报废的玻璃纤维复合材料在250-600℃ 下回收得到的GF强度显著降低,并且在一系列酸和硅烷处理后几乎没有获得显著的强度提升。该方法具有良好的回收效果,适用于受污染的复合材料废弃物,是目前实现商业运行的成功途径。流化床回收过程使用空气作为流化床反应器中的流化气体,通过高温空气热流分解复合基质得到纤维材料,并充分利用回收过程中产生的热量。诺丁汉大学的Pickering等首先提出了这种方法,并进行了许多相关研究,再生玻璃纤维(rGF)在450°C时强度损失为50%,在550°C时强度损失为25%。在回收过程中,CF的表面羟基转化为具有较高氧化度的羰基和羧基,但总的O / C比没有显着变化,CF表面官能团的变化不影响再生纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度。此外,还对流化床回收碳纤维工艺的生命周期进行了分析。 在复合材料应用中使用rCF替代vCF可以显著降低生命周期能源消耗和温室气体(GHG)排放,环境性能远远超过传统的废物处理路线(即填埋、焚烧)。采用流化床方法,可以回收清洁的纤维,但难以获得连续纤维,回收纤维的机械性能相对较低。
 
  微波热解法通过微波腔中的微波辐射分解复合材料中的树脂基质。树脂通过吸收来自CF的微波能量进行内部加热,这可以更快地分解树脂,减少整体处理时间并且比其他热分解技术所需设备更少。Lester等人利用功率为3kw的多模微波谐振腔,在8s内对环氧树脂基碳纤维增强塑料(CFRP)进行分解,得到力学性能优良、表面清洁的RCF。Firebird Advanced Materials Inc.制造了一个小型装置,展示了世界上第一个碳纤维复合材料的连续微波回收工艺。作为一项新开发的技术,微波裂解具有清洁环保的优点,是一种从碳纤维复合材料中回收碳纤维的容易控制、高效的技术。
 
  化学回收
 
  化学回收是使用化学改性或分解将废物制成其他可回收材料的方法。与机械回收相比,这种回收热固性复合材料的方法难度大,成本高,但回收效果更好。化学回收方法主要包括超临界流体法和溶剂分解法。
 
  超临界流体是指流体的温度和压力超过其固有临界温度和临界压力的特殊状态。超临界流体的优异溶解性和传质性质可用于分解或降解聚合物废物,并获得气体,液体和固体产物。主要使用水或醇作为分解介质。诺丁汉大学与巴利亚多利德大学合作,利用近临界水和超临界水回收CFRP,并分析了工艺参数如温度,时间,氧化剂和催化剂浓度对CFRP降解的影响。 rCF的拉伸强度为vCF的90%~98%,当加入一定量的KOH作为催化剂时,树脂的去除率可达95.3%。Okajima等人在亚临界和超临界水中降解碳纤维增强塑料,并用清洁表面回收碳纤维增强塑料。在400℃、45min和2.5wt%碳酸钾催化剂作用下,酚类单体的回收率达到72%,rCF的拉伸强度损失为12-17%。刘等人使用亚临界水降解CFRP并获得干净的CF,拉伸强度损失1.8%。Knight等人 通过超临界水法回收航空级CFRP。在0.05M KOH的催化作用下,rCF表面光滑清洁,树脂基体的去除率可达95.9-99.2%。Bai等人也使用超临界水来回收CFRP,并且当环氧树脂的分解率为85wt%或更高时,rCF仍保持较高拉伸强度。中国科学院长春化学研究所在超临界水环境中以1:10的比例混合使用KOH和苯酚作为催化剂。CFRP中环氧树脂的去除率为95.2%,抗拉强度得到很好的保持。 Oliveux等使用亚临界水回收GFRP,表明有必要对被残余有机物污染的rGF进行清洗 ,水解动力学和主要的二次反应受树脂化学结构的影响。Prin?aud等人研究了使用超临界水回收碳纤维增强塑料的环境可行性,与垃圾填埋方案相比,这使得所有生态指标的平均收益约为80%。
 
  由于临界点较低,氢气供应能力较好,超临界醇的溶解性能优于超临界水,因此超临界醇被用作CFRP再循环的优良循环介质。诺丁汉大学使用超临界丙醇来回收CFRP。rCF具有完整的结构、少量的残留树脂和优异的机械性能; 以KOH或CsOH为催化剂,在超临界正丙醇中回收CFRP时,环氧树脂的分解率可达98%,rCF强度可保持99%;界面剪切强度产生了一定的损失,由于表面的含氧官能团浓度降低。 Kamimura等以4-二甲基氨基吡啶为催化剂,加速超临界甲醇中纤维增强复合材料的降解,分析了超临界甲醇催化降解复合材料的产物组分。 Okajima等在超临界甲醇中回收CFRP,分析了rCF的强度,层间剪切强度和表面树脂残留量,在降解液体产品中加入固定量的固化剂后,新固化的环氧树脂的强度与原来的类似。 环氧树脂在超临界丙酮中在20分钟内完全分解,rCF保持平纹织物片的形状,并且它们的拉伸强度降低可忽略不计。Morales Ibarra等人用超临界水和亚临界苯甲醇分别回收了干净的CF,环氧树脂的分解率分别达到89.1%和93.7%。严等人研究了超临界1-丙醇从环氧树脂复合材料中回收CF,结果表明1-丙醇中1wt%的KOH添加剂显着提高了回收效率。
 
  超/亚临界流体技术作为一种新型的回收方法,具有清洁无污染的回收工艺、表面清洁、回收纤维性能优良等优点。但超临界条件要求更严格,大多数超临界流体要求高温高压,对反应设备要求高,成本高,安全系数低。综上所述,超临界流体技术回收热固性树脂复合材料仍处于实验室阶段。
 
  溶剂分解法是在加热条件下使用溶剂的化学性质使聚合物解聚的方法。Iwaya等人在K3PO4催化下,在二乙二醇单甲醚和苯乙醇溶剂中降解不饱和聚酯,以回收长GF。杨等人使用KOH作为聚乙二醇(PEG)中的催化剂,在180℃的温度,50分钟条件下,以实现环氧树脂的分解。李等人 设计了一种绿色氧化法,采用过氧化氢和丙酮协同体系,使环氧树脂在60℃,30 min下分解率达到90%以上,rCF的拉伸强度可保持在95%以上。Xu等人将碳纤维/环氧复合材料在乙酸中预处理,然后在密封反应器中通过过氧化氢和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液回收清洁碳纤维,环氧树脂分解率为90%或更高。同样,Jiang等人在硝酸中对CF/环氧复合材料进行了预处理,然后在160℃条件下在以KOH为催化剂的聚乙二醇400溶剂中处理200分钟,树脂去除率达95%以上,从而得到清洁的CF。Wang等人以AlCl3/CH3COOH为降解体系,通过碳氮键的选择性裂解,从CF/环氧复合材料中回收了有价值的低聚物和CF。
 
  溶剂分解法可以对纤维和树脂的回收率产生更好的效果,但是大多数使用的溶剂都是有毒的并且价格较高,这降低了该方法的可持续性。索科利等人在回收GF增强复合材料过程中,重复8次使用溶剂(丙酮)。它不仅使溶剂消耗量减少了88%,而且提高了树脂降解效率,这可能使化学品回收过程更加经济可持续和绿色环保。
 
  硝酸作为一种强氧化剂,对使用胺类固化剂固化的环氧树脂的降解有明显作用,可用于在短时间和较低温度下回收无树脂残留的纤维。Dang等人于90℃硝酸溶液中分解双酚F型环氧树脂4min,成功降解GF增强环氧树脂复合材料。在在90℃硝酸溶液,分解8M,得到的RCF的拉伸强度仅为1.1%。李等人使用循环流动反应器在90℃硝酸溶液中,反应12min,分解CFRP。rCF含有较少的残留树脂,单丝的拉伸强度损失为2.9%。硝酸作为一种具有强氧化和腐蚀性的化学试剂,虽然可以在低温下很好地分解环氧树脂复合材料,但对实验设备的耐腐蚀性和抗氧化性的要求比较高,后处理也比较复杂。
 
  在超临界流体之前,化学回收仅限于使用腐蚀性化学品(如硝酸)进行低温溶剂分解。溶剂对环境有毒,对人体有害。因此,该过程需要更好的反应介质以减少其对环境的影响。
 
  来自深圳大学的Sun等人 采用电化学方法成功回收了CF复合材料。结果表明,随着溶液浓度和电流的增加,rCF的强度降低。在3%NaCl溶液中,在25mA电流下,rCF的强度保持80%,这接近热回收方法但低于化学回收方法。本研究通过电化学方法验证了在常温常压条件下回收纤维的可行性。但缺点是回收时间长,RCF的拉伸强度和环氧树脂的去除率有待提高,界面结合性能和表面微观特征有待研究。
 
  与机械回收方法相比,采用热和化学回收方法得到的纤维可以保持更长的长度和更少的损伤,因此热和化学回收方法具有更广泛的应用。与通过热解回收方法相比,使用超临界水通过溶剂分解进行的回收没有显示出对环境和人类健康的影响,并且使用天然气代替电力进行热解炉的加热使环境和人类健康影响降低了37%(最低),直至达到95.7%(最高)。60除了探索基于溶剂分解的最佳溶剂外,还应考虑能量强度的量化以及溶剂对环境和人类健康的影响。
 
  总之,每种回收方法都有其优点和不可避免的缺点。由于复合材料的结构和树脂基质不同,没有一种方法可以解决所有复合材料的回收问题。因此,必须根据复合材料的特性开发出适当的系统解决方案,以解决各类材料的回收问题。总的来说,复合材料的回收利用技术必将朝着绿色环保和低能耗的方向发展,再生产品需要高价值地再利用,以满足可持续发展的要求。
 
  重复使用和应用
 
  无论是再生纤维还是其他再生产品,回收的目的都是重复使用。不同的回收方法可以获得具有不同特性的再生纤维或其他再生产品,其再利用方式也有所不同,如表1所示。因此,本节分别根据不同的回收方法阐述相关的再利用研究。
 

 
  表1. 通过不同回收方法获得的回收产品的再利用和应用
 
  机械回收
 
  Kouparitsas等人通过滚压工艺将不同长度的再生纤维与玻璃-聚酯复合材料、碳纤维和芳纶纤维增强环氧树脂基复合材料进行了对比,发现再生纤维增强的新型热塑性复合材料的拉伸强度可与工业纤维复合材料相当。Beauson等人将从风力涡轮机叶片上切碎的复合材料(SC)应用到新的热固性复合材料中。SC在复合材料中具有良好的分布和浸渍性,但SC与基体的结合力较差,应通过化学处理或使用替代树脂来改善。
 
  Ogi等人制备了CFRP碎块增强混凝土,其抗折强度和抗压强度随着CFRP含量的增加而增加,由于桥接效应,通过添加适当尺寸的CFRP碎块可以提高混凝土的抗折强度和断裂功能。Correia等人研究了混凝土混合料的性能,其中0-20%的GFRP精细废料通过切割拉挤型材产生,并发现混凝土混合料可用于非结构性应用,如建筑混凝土或路面板。通过使用机械回收的GFRP废物作为骨料替代物,制备了对压缩强度和弯曲强度有重大改进的聚酯基砂浆,这是一种潜在的具有成本效益的GFRP废物最终用途。Yazdanbakhsh等人研究了用再生FRP钢筋或针作为离散钢筋混凝土的力学性能。结果表明,FRP钢筋混凝土的抗压强度和抗拉强度较低似乎是由于钢筋与砂浆之间的粘结力较弱,FRP对混凝土的抗拉强度和韧性有显着的正向影响,而不影响其可加性和稳定性。
 
  热解
 
  在该回收过程中,不仅可以获得具有清洁表面的填料颗粒和纤维材料,而且可以获得有机液体燃料。由于树脂价格跟随石油价格的变化,因此开发通过热解过程从树脂中回收化学产品的可行方法可能是有意义的。Torres等人在高温下对不饱和聚酯/GF的片状模塑料(SMC)进行热解,以获得C5–C20有机化合物的液相组成,该化合物可用作燃料或汽油以及CO和CO2混合物的气相组成Giorgini等分别在不同温度下,在70kg中试装置中热解CFRP和GFRP,得到一些热解气体(H2、CH4、COand CO2等)和油(苯、甲苯和乙苯等)。Yun等分别研究GFRP非等温和等温条件下的热分解特性的。产物气体是一氧化碳,甲烷,二氧化碳,乙炔,乙烯,乙烷和氢气的混合物,它们由Diels-Alder反应,分子内自由基转移和随机链断裂产生。
 
  Longana等人研究了用高性能不连续纤维(Hiperdif)方法对经过多次循环的短CFS再制造的复合材料的性能。第一轮回收后vCF复合材料的机械性能具有最大的保留率,但再循环复合材料试样的机械性能在第二轮回收后显示出下降,这是由于纤维的缩短和残余基质在纤维表面上的累积,显示出改善回收技术的重要性。宋等人。制备的聚偏二氟乙烯(PVDF)/ rCF热塑性复合材料,其中具有0-30wt%来自热固性复合材料的rCF,其力学性能、界面性能和结晶度均优于PVDF/VCF复合材料,为RCF的再利用开发了潜力。
 
  流化床
 
  Pickering等人采用流化床回收热固性复合材料废料,用热固性树脂和再生纤维代替部分原纤维制备了本体成型化合物(BMC)产品。通过流化床法回收的CF也可用于制备电磁屏蔽材料高模量复合材料等。
 
  微波热解
 
  Åkesson等人77采用微波热分解法从风机叶片中回收了玻璃纤维,新制备的复合材料(含25%的再生纤维)具有较好的力学性能。江等人使用来自微波辐射工艺回收的rCF分别通过挤出和注射成型来增强聚丙烯和尼龙。rCF显着提高了机械性能,并且再生纤维在增强聚丙烯中的性能优于原始纤维。
 
  超临界流体
 
  Knight等人采用亚临界和超临界水循环再生法,将再生的树脂材料和新树脂混合固化为新型复合材料的基体,以RCF作为新型复合材料的增强材料,RCF复合材料的抗弯强度为VCF-C的80-95%。Gillet等人研究了具有不连续重新排列的CF的复合材料的性能,结果表明,较长的纤维长度增加了层压板的强度,并且由于纤维错位,复合材料的性能具有较高的分散性。
 
  溶剂分解
 
  Yildirir等。研究了在乙二醇和乙二醇/水混合物两种溶剂的近临界条件下树脂的分解。然后,将残留的有机树脂降解产物在500℃和24MPa下进行超临界水。然后,将残留的有机树脂降解产物置于500℃和24MPa的超临界水中。以NaOH和Ru/Al2O3为催化剂,分别制备出高达60摩尔%的氢气和53.7摩尔%的CH4气体。
 
  对于再生纤维,目前常见的处理方法是制造短纤维以便再利用,但在性能方面没有竞争优势,而且应用领域有限。因此,除了继续加强纤维回收的研究外,还应根据市场需求将再生纤维再生成连续纤维纱或直接制成其他更有利的纤维增强材料。同时,有必要进一步扩大再生纤维的应用领域,提高再生纤维的使用率。
 
  新型环保叶片材料
 
  GF和CF增强的热固性复合材料都难以回收并且具有高回收成本。因此,研究人员对风电叶片的可回收材料进行了许多研究。目前,可回收材料主要包括改性热固性复合材料、热塑性复合材料和天然纤维复合材料。
 
  改性热固性复合材料
 
  上述所有回收技术均适用于现有的热固性复合材料。考虑到热固性树脂的不溶性和不溶性,一些研究者从源头上设计了在环氧树脂上引入活性共价键的方法。在光,热和辐射等外部条件下,可以实现活性共价键的断裂和再结合,并且可以对环氧树脂进行再成形和再加工。这为复合材料的再循环提供了新思路,但活性共价键的类型相对有限,并且重塑条件也要求很高。因此,这项工作需要广泛的研究,在应用之前还有很长的路要走。La Rosa等人研究了CFRP的回收处理,其中绿色环氧树脂与Recyclamine @ 301(可降解多胺醚)混合。这种热固性复合材料是可回收的,并且可以从热固性复合材料中回收干净的CF以及热塑性聚合物。
 
  热塑性复合材料
 
  与热固性复合材料相比,热塑性复合材料具有可回收,重量轻,耐冲击性好,生产周期短的优点。目前,风力发电机叶片的生产主要采用真空灌注工艺。传统的热塑性树脂由于其在熔融状态下的大粘度而不适合于该方法,因此已经开发了一些具有低粘度的合适的热塑性树脂以适应当前的叶片生产的液体模塑技术。这些树脂不仅可以用作真空灌注的热固性树脂,而且还具有良好的物理和机械性能。
 
  欧洲的ems-chemie公司开发了一种低粘度树脂-阴离子聚乳酸-12(APLC-12),它是聚酰胺PA-12的前体。当加工APLC-12时,聚合时间根据所用引发剂的量和加工温度在几秒到几分钟之间变化,并且可以成功地浸渍具有高体积分数的纤维。新一代可流动热塑性树脂还包括环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT),熔融状态下它将变得像粘度极低的水。合适的温度下,CBT可以在适当的催化剂存在下合成高分子量的聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT),在并且可以加入增强纤维制备复合材料。 爱尔兰的Gaoth Wind Energy与日本的三菱重工和美国Cyclics公司合作,采用GF增强CBT树脂制造世界上首个12.6米可回收风电叶片。Rijswijk等人在代尔夫特理工大学开发了一种聚酰胺树脂 - 阴离子聚酰胺-6(APA6)。此外,还对纤维表面化学性质和拓扑结构的改性进行了研究,以改善纤维与树脂的结合性能。
 
  使用热塑性复合材料叶片,每个大型风力涡轮机的叶片质量可降低10%,抗冲击性可提高50%,制造周期可降低至少30%。更重要的是,这些刀片可以完全回收利用。
 
  天然纤维复合材料
 
  由于当前许多环境问题,研究人员一直致力于用天然可生物降解材料替换现有的风电叶片材料系统。天然纤维如亚麻,椰壳纤维和竹纤维易于获得且加工成本低。天然纤维增强复合材料具有合成纤维增强复合材料无法获得的一些优点,包括低密度,低成本,非研磨性和生物降解性。
 
  天然纤维增强复合材料不仅具有优异的机械性能,而且在自然环境中也是可生物降解的,这可以替代风电行业的传统材料系统。 Valente等人在高密度聚乙烯基复合材料中使用了可回收的磨碎纸和顺丁烯二酸聚乙烯,这可以提高整齐基体和强纤维基体界面的强度。
 
  结论
 
  随着热固性复合材料在风电叶片中的广泛使用,热固性复合材料的回收再利用已成为亟待解决的问题。目前,FRP废物的回收和再利用技术非常有限,其中大部分仍处于实验室阶段。因此,最终实现商业化生产仍需要大量工作。虽然世界上有几家公司可以回收玻璃钢并获得再生纤维,但再生纤维在性能方面没有竞争优势,在应用领域也存在局限性,这一点尚未得到市场的认可。
 
  因此,有必要优化回收方法,使其更具成本效益,更少或甚至无污染和更有效。同时,必须改进回收产品的制造技术,使其具有更具竞争力的性能优势,扩大应用领域,提高使用比例。
 
  总的来说,复合材料的回收与利用技术必将朝着绿色环保和低能耗的方向发展,回收产品需要高价值地再利用,以满足可持续发展的要求。风能是可再生能源,天然纤维材料是绿色材料,热塑性复合材料是可回收复合材料,天然纤维材料,可回收复合材料和风能的有机结合,符合世界能源的发展方向,具有高生态性。和经济效益,这将使风电行业更加绿色。

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