一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法

本发明涉及一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，属于固废资源化利用。

背景技术：

1、

2、风电机组中的风机叶片主体材料是一种聚合物基复合材料（俗称玻璃钢），具体组成为玻璃纤维增强的环氧树脂，具有轻质、高强、耐腐蚀、性能可设计等优点。因此，根据现阶段我国路桥建设急需强度高、价廉、供应量大和供应稳定的改性材料的现状，利用退役风机叶片轻质、强度高、量大、耐腐蚀的优势，通过化学处理方法对退役风机叶片材料进行改性，将改性退役风机叶片材料与路桥建设用沥青混合料进行复配制备新型改性沥青混合料，在实现退役风机叶片的资源化、高值化和绿色化回收再利用的同时，还可以提高路桥建设材料的强度，降低路桥建设的成本，具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明根据退役风机叶片的材料特性，提供一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，在实现退役风机叶片资源化、高值化和绿色化利用的同时，提高了路桥建设材料的强度，降低了路桥建设的成本。

2、本发明利用化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，包括以下步骤：

3、（1）退役风机叶片材料化学改性：将化学改性剂加入到去离子水中加热使之完全溶解，随后加入退役风机叶片材料，20~200℃反应1~10h，20~300℃干燥获得改性退役风机叶片材料，备用。

4、步骤（1）中，先将退役风机叶片材料进行破碎，破碎后的退役风机叶片材料长度在0.01~10mm之间，直径在0.01~10mm之间。

5、化学改性剂为n-乙烯基酰胺类聚合物、多元醇、脂肪酸酯中的至少一种。具体为n-乙烯基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚（n-乙烯基酞酰亚胺）、二乙醇酰胺、三乙醇胺、丙三醇、三聚丙三醇、二乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、单甘油脂肪酸酯、三甘油脂肪酸酯、山梨醇酐油酸酯、乙二醇二硬脂酸酯中的至少一种。

6、化学改性剂的添加量为退役风机叶片材料重量的0.01~30.0%，添加方式为一次或多次。

7、去离子水的添加量是退役风机叶片材料重量的0.01~50倍。

8、（2）沥青混合料的制备方法：将集料、矿粉、改性退役风机叶片材料、沥青在20~180℃拌合均匀得到改性沥青混合料。

9、步骤（2）中，各组分重量百分比为：改性退役风机叶片材料为0.01~30.0%，矿粉为0.01~30.0%，集料为20.0~99.88%，沥青为0.1~20.0%。

10、集料为辉绿岩，所用集料粒径范围为：0.01~15mm之间。

11、矿粉为碳酸钙，粒径<0.074mm。

12、本发明通过化学改性剂在退役风机叶片材料上构建表面官能团，改变其表面理化性质；在此基础上，将改性退役风机叶片材料与沥青混合料复配，由于改性退役风机叶片材料具有丰富的表面官能团可以提高风机叶片材料与沥青混合料之间的相互作用力，在提升沥青混合料力学性能和理化性能的同时，降低沥青混合料的生产成本。

13、本发明利用化学改性退役风机叶片材料制备的沥青混合料性能：

14、改性沥青混合料与传统沥青混合料相比，空隙率在3.0%~4.5%，矿料间隙率在17.2%~17.6%，沥青饱和度在75%~80%之间，马歇尔稳定度在8.5kn~10.1kn之间，流值不超过4mm，浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂试验残留强度比在95%以上，动稳定度在7000次/mm以上，改性沥青混合料部分性能明显优于传统沥青混合料，为退役风机叶片材料利用提供一种新途径。

15、综上，本发明具有如下有益效果：

16、1、通过化学改性剂改性退役风机叶片材料，能够改变退役风机叶片材料表面的理化性质，提高以改性退役风机叶片材料为原材料制备沥青混合料的力学性能和理化性能；

17、2、本发明中的以改性退役风机叶片材料为原材料制备沥青混合料能够满足沥青混合料的各项指标，在实现退役风机叶片回收再利用的同时，降低路桥建设成本，提高退役风机叶片附加值；

18、3、本发明中的以改性退役风机叶片材料为原材料制备沥青混合料在满足路桥建设用沥青混合料各项指标的基础上，具有更高的浸水马歇尔残留稳定度、冻融劈裂试验残留强度比和动稳定度等性能。

技术特征：

1.一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，其特征在于：步骤（1）中，退役风机叶片材料长度在0.01~10mm之间，直径在0.01~10mm之间。

3.如权利要求1所述一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，其特征在于：步骤（1）中，化学改性剂为n-乙烯基酰胺类聚合物、多元醇、脂肪酸酯中的一种或多种。

4.如权利要求3所述一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，其特征在于：步骤（1）中，化学改性剂为n-乙烯基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚（n-乙烯基酞酰亚胺）、二乙醇酰胺、三乙醇胺、丙三醇、三聚丙三醇、二乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、单甘油脂肪酸酯、三甘油脂肪酸酯、山梨醇酐油酸酯、乙二醇二硬脂酸酯中的至少一种。

5.如权利要求1所述一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，其特征在于：步骤（1）中，化学改性剂的添加量为退役风机叶片材料重量的0.01~30.0%。

6.如权利要求1所述一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，其特征在于：步骤（1）中，化学改性剂的添加方式为一次或多次。

7.如权利要求1所述一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，其特征在于：步骤（1）中，去离子水的添加量是退役风机叶片材料重量的0.01~50倍。

8.如权利要求1所述一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，其特征在于：步骤（2）中，各组分重量百分比为：改性退役风机叶片材料为0.01~30.0%，矿粉为0.01~30.0%，集料为20.0~99.88%，沥青为0.1~20.0%。

9.如权利要求1所述一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，其特征在于：步骤（2）中，集料为辉绿岩，所用集料粒径范围为：0.01~15mm之间。

10.如权利要求1所述一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，其特征在于：步骤（2）中，矿粉为碳酸钙，粒径<0.074mm。

技术总结
本发明公开了一种化学改性退役风机叶片材料制备沥青混合料的方法，首先通过化学改性剂改性破碎后的退役风机叶片，得到改性退役风机叶片材料；通过改性退役风机叶片材料与沥青混合料进行复配，获得改性沥青混合料，可以直接用于公路建设。本发明通过改性退役风机叶片材料与沥青混合料的复配，在实现了退役风机叶片回收再利用的基础上，获得的改性沥青混合料具有较高的浸水马歇尔残留稳定度、冻融劈裂试验残留强度比和动稳定度等性能。本发明退役风机叶片处理成本低，附加值高，且改性沥青混合料的各项技术指标均达标。

技术研发人员：唐志诚,韩维亮,张国栋
受保护的技术使用者：中国科学院兰州化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17