一种两步法全组份回收风电叶片制造模具的方法与流程

本发明属于废旧高分子材料循环利用及资源化领域，具体涉及一种两步法全组份回收风电叶片制造模具的方法。

背景技术：

风电叶片制造模具用于生产制备风电叶片，主要结构包括铜管(水循环加热系统)、铝层(环氧树脂作为粘结剂)和玻璃纤维-环氧树脂复合材料层。其中，循环水或水蒸气流经铜管对铝层进行加热，铝层将热量均匀地传递到玻璃纤维-环氧树脂层，对风电叶片玻璃纤维-环氧树脂复合材料进行加热固化成型。伴随着风电叶片需求的扩大，对风电叶片的尺寸和性能的要求越来越高，大量的风电叶片制造模具已不能满足生产需要而废弃。玻璃纤维-环氧树脂层性能稳定且铝层相对活泼，废旧风电叶片制造模具全组份回收面临着巨大的挑战。目前，尚未见到风电叶片制造模具回收利用相关技术报道。

技术实现要素：

针对上述问题本发明提供了一种两步法全组份回收风电叶片制造模具的方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种两步法全组份回收风电叶片制造模具的方法：包括以下步骤：

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割，加入化学惰性溶胀剂对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层；

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入催化剂-溶剂反应，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。该方法可以通过两步法实现废旧风电叶片制造模具的全组分回收。第一步利用化学惰性的有机溶剂对环氧树脂进行溶胀，实现玻璃纤维-环氧树脂、铝层和铜管三相界面的分离，回收铝层和铜管；第二步对第一步得到的玻璃纤维-环氧树脂层进行催化降解，可以回收玻璃纤维和环氧树脂低聚物。回收方法简单易行，且不产生二次污染。

进一步地，所述将废旧风电叶片制造模具切割至1cm～1m。

再进一步地，所述步骤1中的化学惰性溶胀剂是基于对环氧树脂具有溶胀作用，同时对铝单质是化学惰性的有机溶剂，包括卤代烷烃、卤代烯烃或卤代芳烃。该方案选取的有机溶剂对环氧树脂具有较好的溶胀效果，且和单质铝不发生化学反应。

再进一步地，所述的卤代烷烃包括一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、正丁基氯、异丁基氯、叔丁基氯、2-溴丙烷或新戊基碘；所述卤代烯烃包括1-氯乙烯、1,2-二氯乙烯、3-溴-1-丙烯或2-乙基-4-氯-1-丁烯；所述卤代芳烃包括氯苯、对氯甲苯、2,4-二氯甲苯、苯氯甲烷、对氯苯氯甲烷或2-苯基-4-氯丁烷。该方案为具体的有机惰性溶胀剂，对环氧树脂具有较好的溶胀效果。

再进一步地，所述步骤1中的废旧风电叶片制造模具与化学惰性溶胀剂的质量比为1:1～100。在该技术方案所述范围内废旧风电叶片制造模具的溶胀效果较好。

再进一步地，所述步骤1中溶胀的温度是0℃～200℃，溶胀时间是10min～72h。当温度低于0℃时，溶胀剂对环氧树脂的溶胀作用不明显，而当温度高于200℃时，溶胀剂对环氧树脂的溶胀作用没有明显的提高。当溶胀时间小于10min时，溶胀作用基本不会发生，而高于72h时，溶胀效果也不会有明显提升。

再进一步地，所述步骤2中的催化剂为l酸催化剂、多元胺或双氧水，其中l酸催化剂包括alcl3、fecl3、cucl2、zncl2或mgcl2；多元胺既可以做溶剂又可以做催化剂，具体包括乙二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺。该方案所选催化剂对环氧树脂降解具有较好的催化效果。

再进一步地，所述步骤2中的溶剂包括与l酸催化剂搭配的甲酸、乙酸或丙酸，或者与双氧水搭配的丙酮、n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二甲基乙酰胺。l酸和质子型有机酸可以起到对环氧树脂降解的协同催化作用；而双氧水和非质子型有机溶剂可以使得氧自由基相对稳定的存在，并对环氧树脂进行氧化降解。

再进一步地，所述步骤2中的催化剂-溶剂的含量为1％～50％。

再进一步地，所述步骤2中的反应温度是50℃～250℃，反应时间30min～24h。催化降解温度低于50℃时，所有的降解催化体系均不能降解环氧树脂，而降解温度高于250℃，温度的升高对环氧树脂降解效率并没有明显提升，同时会产生碳化现象。反应时间低于30min时，所有降解体系对环氧树脂降解效果不明显，而反应时间高于24h时，对降解效果并没有明显提升。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

(1)本发明通过利用对铝粉化学惰性的有机溶剂先对风电叶片制造模具进行溶胀，使得铜管、铝粉层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，然后对玻璃纤维-环氧树脂层进行化学降解，实现了风电叶片制造模具的全组份化学回收。

(2)本发明简单可行，反应过程中的溶剂和催化剂均可回收再利用，无二次污染。

附图说明

图1是回收玻璃纤维的扫描电镜图。

图2是回收环氧树脂低聚物的红外图谱。

具体实施方式

实施例1

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至2cm，加入二氯甲烷(废旧风电叶片制造模具和二氯甲烷质量比为1:50)对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，在0℃下溶胀72h，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层；

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入20％双氧水-丙酮溶液，在50℃下反应24h，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

实施例2

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至1cm，加入氯仿(废旧风电叶片制造模具和氯仿质量比为1:1)对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，在50℃下溶胀48h，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层。

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入10％fecl3-甲酸，在100℃下反应18h，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

实施例3

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至1m，加入1,2-二氯乙烯(废旧风电叶片制造模具和1,2-二氯乙烯质量比为1:15)对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，在100℃下溶胀24h，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层。

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入1％alcl3-乙酸，在150℃下反应12h，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

实施例4

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至10cm，加入对氯甲苯(废旧风电叶片制造模具和对氯甲苯质量比为1:100)对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，在150℃下溶胀18h，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层。

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入乙二胺，在200℃下反应6h，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

实施例5

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至0.5m，加入异丁基氯(废旧风电叶片制造模具和异丁基氯质量比为1:30)对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，在200℃下溶胀10min，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层。

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入50％的cucl2-丙酸溶液，在250℃下反应30min，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

实施例6

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至100cm，加入1-氯乙烯(废旧风电叶片制造模具和1-氯乙烯质量比为1:60)对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，在50℃下溶胀24h，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层。

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入20％双氧水和n,n-二甲基甲酰胺溶液，在100℃下反应6h，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

实施例7

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至0.2m，加入2-溴丙烷(废旧风电叶片制造模具和2-溴丙烷质量比为1:20)对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，在80℃下溶胀20h，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层。

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入二乙烯三胺，在180℃下反应10h，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

实施例8

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至5cm，加入2,4-二氯甲苯(废旧风电叶片制造模具和2,4-二氯甲苯质量比为1:30)对环氧树脂进行溶胀，在60℃下溶胀16h，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层。

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入15％的zncl2-乙酸溶液，在200℃下反应8h，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

实施例9

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至5cm，加入对氯苯氯甲烷(废旧风电叶片制造模具和对氯苯氯甲烷质量比为1:20)对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，在100℃下溶胀12h，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层。

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入30％的双氧水和n,n-二甲基乙酰胺溶液，在120℃下反应4h，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

实施例10

步骤1，将废旧风电叶片制造模具切割至10cm，加入正丁基氯(废旧风电叶片制造模具和正丁基氯质量比为1:20)对废旧风电叶片制造模具中的环氧树脂进行溶胀，在150℃下溶胀10h，使得铝层和玻璃纤维-环氧树脂层的界面分离，同时铝层和铜管的界面发生分离，可以直接回收铜管，同时回收铝层。

步骤2，玻璃纤维-环氧树脂层溶胀蓬松，加入20％的mgcl2-甲酸溶液，在180℃下反应16h，使得环氧树脂降解可溶，实现玻璃纤维和环氧树脂的分离，玻璃纤维可以直接回收，环氧树脂降解产物通过分离提纯回收。

图1是回收玻璃纤维的扫描电镜图。通过该图片可以看出回收玻璃纤维表面无树脂残留，且纤维形貌无损伤。图2是回收环氧树脂低聚物的红外图谱。从该图可以看出环氧树脂低聚物中苯环结构、c-o-c醚键和亚甲基结构完整，说明降解产物主链结构保持完整，只是交联处的c-n键发生断裂。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。