CN115536414A - 一种回收利用退役风力发电机叶片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种回收利用退役风力发电机叶片的方法，包括以下步骤：a)将退役的风力发电机叶片材料粉碎后研磨，得到风机叶片粉末；b)将步骤a)得到的风机叶片粉末与阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物混合，进行成型，得到聚合物基可陶瓷化复合材料；c)将步骤b)得到的聚合物基可陶瓷化复合材料进行烧结，得到聚合物基陶瓷化阻燃材料。与现有技术相比，本发明提供的方法通过引入退役风机叶片材料制备得到的陶瓷体兼具优良阻燃性能和力学性能，具体以退役的风力发电机的叶片材料为主要原料之一，制备得到聚合物基陶瓷化阻燃材料，实现“零废”和“化废为宝”。

Description

一种回收利用退役风力发电机叶片的方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，是涉及一种回收利用退役风力发电机叶片的方法。
背景技术
21世纪初，作为“绿色低碳”的能源，风力发电备受青睐，高调出道。经过数十年的迅猛发展，风力发电成长为清洁可再生能源的主力军。常规情况下，风力发电机的使用寿命仅为20～25年，因此，在本世纪初大批安装的初代风电机组即将迎来退役。一般大型风电机组由多个零部件构成，其中塔筒、发电机、齿轮箱等大部分部件都可以进行回收再利用。但对于退役的风电叶片，关于它们的处理工作异常棘手——它们体积巨大且回收难度巨大。这主要是由于发电机叶片的主体由复合材料构成，具体成分主要是环氧树脂、玻璃纤维等(俗称“玻璃钢”)；不同于传统的塑料或金属制品，上述复合材料很难进行回收和二次利用。
风电产业的不断发展也促进了风电数量和叶片尺寸的不断攀升，显然，随之增加的风电叶片材料使得未来处理退役风电叶片的形势越发严峻。有研究表明，到2050年左右，全球的退役风电叶片将会到达4000～500万吨。风力发电作为朝阳行业却在退役叶片的实际处理方面非常缺乏经验和手段。目前，填埋和焚烧是处理叶片的主要方法。但是，填埋的方式势必会造成国土资源的浪费，并且极不环保。焚烧过程产生的有毒气体和焚烧后产生的污染物灰烬对环保也是巨大的挑战。毋庸置疑，风机叶片的回收效率低下，目前开发的纤维分离技术，将叶片中的树脂和玻璃纤维分离，制备成新的复合材料，但回收叶片中纤维的效率较低，且回收后的纤维力学性能衰减，这极大地影响了其进一步应用。因此，世界各国纷纷开展研究项目积极探索风机叶片的回收利用方式，以期获得绿色环保、资源再利用的解决方案。
作为风机叶片材料的主要成分之一，环氧树脂被广泛应用于复合材料、胶粘剂、成型材料、浇注料和注塑材料等。然而，环氧树脂和其他聚合物类似，其阻燃性较差，在大规模使用时，通常存在着较高的火灾风险。因此，聚合物基阻燃材料的需求日渐增长，有着广阔的应用前景。将聚合物陶瓷化作为新型阻燃方法，可以有效提高复合材料的阻燃性，但陶瓷化后在一定程度上会影响材料的力学性能，如何获得兼具阻燃性能和优良力学性能的聚合物基陶瓷体具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种回收利用退役风力发电机叶片的有效方法，本发明提供的方法将退役的风力发电机的叶片材料作为主要原料之一用于聚合物基陶瓷化阻燃材料中，实现“零废”；并且引入退役风机叶片材料能够优化聚合物基陶瓷体的力学性能，实现“化废为宝”。
为实现上述目的，发明人经过深入研究，出乎意料地发现将退役的风力发电机叶片材料粉碎后，按一定比例复配于可陶瓷化的聚合物复合材料中烧结成瓷，可以优化聚合物陶瓷体的拉伸强度或弯曲强度，获得了兼具阻燃性能和优良力学性能的聚合物基陶瓷化材料。
本发明提供了一种回收利用退役风力发电机叶片的方法，包括以下步骤：
a)将退役的风力发电机叶片材料粉碎后研磨，得到风机叶片粉末；
b)将步骤a)得到的风机叶片粉末与阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物混合，进行成型，得到聚合物基可陶瓷化复合材料；
c)将步骤b)得到的聚合物基可陶瓷化复合材料进行烧结，得到聚合物基陶瓷化阻燃材料。
优选的，步骤a)中所述退役的风力发电机叶片材料为玻璃钢型增强塑料类叶片，其中的无机物含量不少于50wt％。
优选的，步骤a)中所述研磨后的风机叶片粉末的目数为50目～100目。
优选的，步骤b)中所述阻燃剂选自磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、卤系阻燃剂、镁-铝双氢氧化物中的一种或多种；
所述助熔剂选自低熔点玻璃粉、硼酸锌、氧化硼和磷酸盐中的一种或多种；
所述固化剂为二乙烯三胺；
所述抗氧剂选自硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸二月桂酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(壬基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种；
所述润滑剂为环烷油和/或聚乙烯蜡；
所述成瓷填料为硅酸盐矿物。
优选的，所述硅酸盐矿物选自硅酸钙、高岭土、蒙脱土、硅灰石、滑石、云母、透辉石和海泡石中的一种或多种。
优选的，步骤b)中所述聚合物为环氧树脂或聚丙烯。
优选的，步骤b)中所述风机叶片粉末、阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物的质量比为(1～25)：(3～15)：(20～35)：(0～3)：(0～0.3)：(0～3)：(8～20)：(20～50)。
优选的，步骤b)中所述成型的方式为固化成型或熔融后模压成型。
优选的，步骤c)中所述烧结的温度为700℃～1000℃，时间为30min～60min。
本发明还提供了一种聚合物基陶瓷化阻燃材料，采用上述技术方案所述的方法制备而成。
本发明提供了一种回收利用退役风力发电机叶片的方法，包括以下步骤：a)将退役的风力发电机叶片材料粉碎后研磨，得到风机叶片粉末；b)将步骤a)得到的风机叶片粉末与阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物混合，进行成型，得到聚合物基可陶瓷化复合材料；c)将步骤b)得到的聚合物基可陶瓷化复合材料进行烧结，得到聚合物基陶瓷化阻燃材料。与现有技术相比，本发明提供的方法通过引入退役风机叶片材料制备得到了兼具优良阻燃性能和力学性能的复合材料，具体以退役的风力发电机的叶片材料为主要原料之一，制备得到聚合物基陶瓷化阻燃材料，实现“零废”和“化废为宝”。
同时，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，成本低，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1处理的研磨后的风机叶片粉末实物图和显微镜；
图2为本发明实施例1处理风机叶片粉末红外光谱图；
图3为本发明实施例1处理风机叶片粉末紫外-可见吸收图谱；
图4为本发明实施例1处理风机叶片粉末的XRD图；
图5为本发明实施例1处理风机叶片粉末热重图；
图6为本发明实施例1中A4在高温瓷化后的聚合物基陶瓷体断面SEM图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种聚合物基陶瓷化阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将退役的风力发电机叶片材料粉碎后研磨，得到风机叶片粉末；
b)将步骤a)得到的风机叶片粉末与阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物混合，进行成型，得到聚合物基可陶瓷化复合材料；
c)将步骤b)得到的聚合物基可陶瓷化复合材料进行烧结，得到聚合物基陶瓷化阻燃材料。
本发明首先将退役的风力发电机叶片材料粉碎后研磨，得到风机叶片粉末。在本发明中，所述退役的风力发电机叶片材料优选为玻璃钢型增强塑料类叶片，其中的无机物含量优选不少于50wt％。本发明对所述退役的风力发电机叶片材料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售来源即可。
本发明对所述粉碎没有特殊限制，目的是便于后续研磨过程的进行，采用本领域技术人员熟知的机械粉碎的技术方案即可。
在本发明中，所述研磨后的风机叶片粉末的目数优选为50目～100目，更优选为70目～90目。
得到所述风机叶片粉末后，本发明将得到的风机叶片粉末与阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物混合，进行成型，得到聚合物基可陶瓷化复合材料。
在本发明中，所述阻燃剂优选选自磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、卤系阻燃剂、镁-铝双氢氧化物中的一种或多种，更优选为磷系阻燃剂和/或镁-铝双氢氧化物；在本发明优选的实施例中，所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵和/或羟基磷灰石。本发明对所述阻燃剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述助熔剂优选选自低熔点玻璃粉(熔点为300℃～700℃)、硼酸锌、氧化硼和磷酸盐中的一种或多种，更优选为低熔点玻璃粉和磷酸盐；所述磷酸盐优选为磷酸铝。本发明对所述助熔剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述固化剂优选为二乙烯三胺。本发明对所述固化剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述抗氧剂优选选自硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸二月桂酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(壬基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种，更优选为硫代二丙酸双十八酯和/或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。本发明对所述抗氧剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述润滑剂优选为环烷油和/或聚乙烯蜡，更优选为环烷油和聚乙烯蜡；能够增加抗耐磨、抗抛光、抗划伤、防粘连和加工性。本发明对所述润滑剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述成瓷填料优选为硅酸盐矿物；所述硅酸盐矿物优选选自硅酸钙、高岭土、蒙脱土、硅灰石、滑石、云母、透辉石和海泡石中的一种或多种，更优选为硅酸钙；在本发明优选的实施例中，所述硅酸钙经球磨处理，使平均粒径约为1μm。本发明对所述成瓷填料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述聚合物优选为环氧树脂或聚丙烯。本发明对所述聚合物的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明一个优选的实施例中，所述聚合物为环氧树脂，其在聚合物(环氧树脂)基可陶瓷化复合材料中的含量优选为35wt％～45wt％，在此基础上，上述风机叶片粉末在环氧树脂基可陶瓷化复合材料中的含量优选为12wt％～25wt％；在本发明另一个优选的实施例中，所述聚合物为聚丙烯，其在聚合物(聚丙烯)基可陶瓷化复合材料中的含量优选为25wt％～45wt％，在此基础上，上述风机叶片粉末在聚丙烯基可陶瓷化复合材料中的含量优选为8wt％～18wt％。
在本发明中，所述风机叶片粉末、阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物的质量比优选为(1～25)：(3～15)：(20～35)：(0～3)：(0～0.3)：(0～3)：(8～20)：(20～50)，更优选为(4.1～21.0)：(3.2～12.4)：(22.4～33.6)：(0～2.2)：(0～0.25)：(0～2.7)：(9.9～17.1)：(24.7～44.3)。
本发明对所述混合的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的机械搅拌或人工搅拌的混合方式均可，目的是使各原料混合均匀。
在本发明中，所述成型的方式为固化成型或熔融后模压成型；在本发明一个优选的实施例中，所述成型的方式为固化成型，所述固化成型的过程具体为：60℃～90℃保持4h～6h，再在110℃～130℃下4h～6h；在本发明另一个优选的实施例中，所述成型的方式为熔融后模压成型，所述熔融的温度优选为170℃～190℃，更优选为180℃，时间优选为15min～30min；所述模压成型时上下模板的温度优选为170℃～190℃，更优选为180℃，压力优选为5MPa～15MPa，更优选为10MPa，时间优选为10min～20min。
得到所述聚合物基可陶瓷化复合材料后，本发明将得到的聚合物基可陶瓷化复合材料进行烧结，得到聚合物基陶瓷化阻燃材料。
在本发明中，所述烧结优选采用本领域技术人员熟知的马弗炉实施即可，升温速率优选为1℃/min～10℃/min，更优选为5℃/min；所述烧结的温度优选为700℃～1000℃，更优选为750℃～950℃；所述的低温烧结温度为750℃，所述的高温烧结温度为950℃；所述烧结的时间优选为30min～60min，更优选为40min～50min。
本发明提供的制备方法同样是一种回收退役风力发电机的叶片材料的有效方法和途径，通过将退役的风力发电机的叶片材料复配到聚合物基陶瓷化材料中，优化材料的力学性能，为退役风力发电机的叶片提供一种有效的化废为利的回收利用方法，且工艺简单，条件温和、易控，成本低，化废为宝，具有广阔的应用前景。
本发明还提供了一种聚合物基陶瓷化阻燃材料，采用上述技术方案所述的制备方法制备而成。与现有技术相比，本发明实现了退役风机叶片的有效回收利用，避免了环境污染和资源浪费；将退役风机叶片二次应用于聚合物基陶瓷化阻燃材料中，可以改善所述的聚合物基陶瓷体的力学性能；本发明提供的聚合物基陶瓷化阻燃材料兼具优良的阻燃性能和力学性能，可应用于对拉伸强度或弯曲强度有独特需求的阻燃材料中；这种变废为宝的回收退役风机叶片的方法具有广阔的前景。
在本发明中，根据上述提供的方法制备的未瓷化的复合材料，根据GB/T2406-2009标准，使用JF-3型氧指数测定仪测试极限氧指数。根据GB/T9341-2008标准，使用电子万能试验机表征弯曲强度。根据GB/T1040.3-2006标准，使用电子万能试验机表征断裂伸长率和拉伸强度。
在本发明中，根据上述提供的方法制备的陶瓷化的聚合物基陶瓷体，根据GB/T9341-2008标准，使用电子万能试验机表征弯曲强度。根据GB/T1040.3-2006标准，使用电子万能试验机表征拉伸强度。
本发明提供了一种回收利用退役风力发电机叶片的方法，通过将退役的风力发电机叶片材料用于制备聚合物基陶瓷化阻燃材料，实现回收利用退役风力发电机叶片材料的目的；具体地，本发明通过将退役的风力发电机的叶片材料粉碎研磨后，将其与阻燃剂、成瓷填料、聚合物等按一定配方比例制备复合材料完成成型，然后在一定温度条件下烧结得到陶瓷化的聚合物基复合材料；复配风力发电叶片粉末的聚合物基复合材料不仅具有优良的阻燃性能，而且可以优化材料的力学性能，退役的风机叶片材料的加入能有效改善陶瓷体的弯曲强度，是一种“零废”且“化不利为有利”的回收利用方法。
本发明提供了一种回收利用退役风力发电机叶片的方法，包括以下步骤：a)将退役的风力发电机叶片材料粉碎后研磨，得到风机叶片粉末；b)将步骤a)得到的风机叶片粉末与阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物混合，进行成型，得到聚合物基可陶瓷化复合材料；c)将步骤b)得到的聚合物基可陶瓷化复合材料进行烧结，得到聚合物基陶瓷化阻燃材料。与现有技术相比，本发明提供的方法通过引入退役风机叶片材料制备得到了兼具优良阻燃性能和力学性能的复合材料，具体以退役的风力发电机的叶片材料为主要原料之一，制备得到聚合物基陶瓷化阻燃材料，实现“零废”和“化废为宝”。
同时，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，成本低，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例中所述的废弃风机叶片为已退役风力发电机叶片，购买于叶片回收公司；所用的镁-铝双金属氢氧化物在是通过六水合氯化镁和六水合氯化铝混合物在碱性溶液中晶化获得。
实施例1
不同含量的废弃风机叶片和其他物料以配方A制备的聚合物基陶瓷化阻燃材料以及力学性能：
(1)废弃风机叶片材料的处理：
将废弃风机叶片机械粉碎，碎片置于研磨机中充分研磨，直到为颗粒均匀的乳白色粉末，粉末约为80目，粉末的实物图和显微镜图见图1所示。
根据文献资料，风机叶片复合材料主要是由玻璃纤维增强的热固性树脂，主要包括环氧树脂和玻璃纤维。为了验证风机叶片材料含有的成分，将其粉末进行红外表征。3420cm-1左右的宽峰主要来源于聚合物中-OH或结构水-OH，3040cm-1左右的峰可以归属于芳环C-H伸缩振动和芳环骨架振动倍频带；此外，3000cm-1以下的几重峰是饱和烃基的C-H伸缩振动，1600cm-1左右的峰归属于苯环上C＝C伸缩振动；在第四峰区还出现了Si-O的振动峰。红外谱图证实了环氧树脂和一些无机物的存在，见图2所示。
经研碎的废弃风力发电机叶片粉末不溶于水和乙醇，将其分散在乙醇溶液中进行紫外可见吸收测量，280nm峰和225nm的肩峰也佐证了环氧树脂有机聚合物的存在，见图3所示。
发电机叶片材料的XRD谱图分析，2θ角在26°和45°处有弥散峰，这归属于环氧树脂聚合物；而风机叶片复合材料中的无机物多为非晶态没有XRD峰。
为了分析风机叶片材料中无机物的比例，用热重分析仪表征了复合材料，测试结果如图4所示。温度高于220℃时，样品质量减少说明高温使聚合物发生了破坏、降解。通过计算得到废弃风机叶片材料中无机物的含量为69％，不同批次的废弃风机叶片其相对含量可能略有不同。
(2)复配风机叶片材料的环氧树脂基陶瓷化复合材料的制备：
分别称取聚磷酸铵和已合成的镁-铝双金属氢氧化物、经球磨处理的硅酸钙、磷酸铝、低熔点玻璃粉以及废弃风机叶片粉末和环氧树脂2.0g、2.0g、6.3g、5.2g、6.4g、3.3g(或6.8g，或10.9g，或0g)、18.1g置于均质杯/机中，物料混合均匀后加入二乙烯三胺0.9g，充分共混(采用多段搅拌模式：800r/min，25s；1800r/min，40s；1000r/min，70s)后，真空脱泡15min，固化成型(75℃保持5小时，再在120℃下5小时)，得到固化样品；配方见表1。
表1实施例1中聚合物基陶瓷化材料的配方
Figure BDA0003893417490000091
将得到的固化样品脱模切割成条形标准样条(60mm×6mm×3mm)；再将标准样条置于陶瓷板上，放入马弗炉中，低温烧结：5℃/min升温至750℃保温50min，高温烧结：5℃/min升温至950℃保温50min，烧结成瓷后冷却至室温，得到环氧树脂基陶瓷化复合材料。
复配风机叶片材料的环氧树脂基陶瓷化复合材料的性能表征：
烧结后的陶瓷体是连续的整体，有少许孔洞，说明复合材料中熔化的助熔剂将成瓷填料粘连在一起。A4在950℃烧结后，陶瓷体断面SEM图见图6所示。
采用GB/T2406-2009标准，GB/T1040.3-2006标准，GB/T9341-2008标准，对复合材料陶瓷化前的氧指数、拉伸强度和弯曲强度以及陶瓷化后的弯曲强度进行表征。结果表明，废弃风机叶片的加入对环氧树脂基复合材料的极限氧指数改变不明显，说明废弃风机叶片的加入不影响复合材料的阻燃性能；随着废弃风机叶片粉末加入量增加，复合材料的拉伸性能逐渐降低；而风机叶片粉末的加入量较多时可以有效提高复合材料瓷化前后的弯曲强度；尤其地，950℃瓷化的陶瓷体具有较高的弯曲强度；性能表征见表2。
表2实施例1制备的各聚合物基陶瓷化材料的性能表征数据
Figure BDA0003893417490000101
实施例2：
5wt％含量的废弃风机叶片和其他物料以配方B制备的聚合物基陶瓷化阻燃材料以及力学性能：
(1)废弃风机叶片材料的处理同实施例1。
(2)复配风机叶片材料的环氧树脂基陶瓷化复合材料的制备：
分别称取聚磷酸铵、经球磨处理的硅酸钙、磷酸铝、低熔点玻璃粉以及废弃风机叶片粉末和环氧树脂1.3g、7.0g、7.2g、6.4g、2.0g(或0g)、18.1g置于均质杯中，物料混合均匀后加入二乙烯三胺0.9g，充分共混(采用多段搅拌模式：800r/min，25s；1800r/min，40s；1000r/min，70s)后，真空脱泡15min，固化成型(75℃保持5小时，再在120℃下5小时)，得到固化样品；配方见表3。
表3实施例2中聚合物基陶瓷化材料的配方
Figure BDA0003893417490000102
Figure BDA0003893417490000111
将得到的固化样品脱模切割成条形标准样条(60mm×6mm×3mm)；再将标准样条置于陶瓷板上，放入马弗炉中，低温烧结：5℃/min升温至750℃保温50min，高温烧结：5℃/min升温至950℃保温50min，，烧结成瓷后冷却至室温，得到环氧树脂基陶瓷化复合材料。
复配风机叶片材料的环氧树脂基陶瓷化复合材料的性能表征：
参照实施例1，对复合材料陶瓷化前的氧指数、拉伸强度和弯曲强度以及陶瓷化后的弯曲强度进行表征。结果表明，废弃风机叶片的加入对环氧树脂基复合材料的阻燃性能影响不明显，但是明显降低了瓷化前复合材料的拉伸强度和弯曲强度；而风机叶片粉末的加入可以有效提高950℃瓷化的陶瓷体的弯曲强度；性能表征见表4。
表4实施例2制备的各聚合物基陶瓷化材料的性能表征数据
Figure BDA0003893417490000112
实施例3
4.1～16.5wt％含量的废弃风机叶片和其他物料以配方C制备的陶瓷化阻燃材料以及力学性能：
(1)废弃风机叶片材料的处理同实施例1。
(2)复配风机叶片材料的聚丙烯基陶瓷化复合材料的制备：
分别称取聚磷酸铵、羟基磷灰石、硅酸钙、低熔点玻璃粉、硫代二丙酸双十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、磷酸铝、聚乙烯蜡、环烷油分别为3.0g、4.5g、6.0g、9.6g、0.05g、0.1g、10.8g、0.05g、1.6g以及总质量为25g的废弃风机叶片粉末和聚丙烯，置于转矩流变仪中180℃熔融共混20min，然后用平板硫化机(上下模板温度均为180℃)对熔融共混物模压成型(压力为10MAa，保压时间15min)，室温冷压出片；最后将成型后的聚丙烯基复合材料置于马弗炉中，低温烧结：5℃/min升温至750℃保温50min，高温烧结：5℃/min升温至950℃保温50min，，烧结成瓷后冷却至室温，得到聚丙烯基陶瓷化复合材料；配方见表5。
表5实施例3中聚合物基陶瓷化材料的配方
Figure BDA0003893417490000121
复配风机叶片材料的聚丙烯基陶瓷化复合材料的性能表征：
参照实施例1，对复合材料陶瓷化前的拉伸强度以及陶瓷化后的弯曲强度进行表征，并且测试了复合材料的断裂伸长率。结果表明，废弃风机叶片粉末的加入降低了聚丙烯基复合材料的拉伸强度和断裂伸长率，但对于瓷化后的弯曲强度有明显提高；增加废弃风机叶片粉末的掺入量，聚合物基陶瓷体的弯曲强度也逐渐增加，尤其是在废弃风机叶片粉末的添加量为16.5％时，低温瓷化的陶瓷体的弯曲强度提高近2倍，高温瓷化的陶瓷体的弯曲强度提高3倍以上；性能表征见表6。
表6实施例3制备的各聚合物基陶瓷化材料的性能表征数据
Figure BDA0003893417490000122
以上实施例及效果数据说明废弃风机叶片材料的添加对具有阻燃性能的聚合物基陶瓷化材料的力学性能优化有很大帮助。
综上，本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供了一种对废弃风机叶片的有效回收利用方法，面对废弃风机叶片的实际处理的挑战，本发明提供的方法有效避免了资源浪费和环境污染，是一种绿色低碳的新型回收利用方法。
(2)本发明涉及通过将废弃风力发电机叶片材料用于聚合物基陶瓷化阻燃材料中，在实现废弃材料“零废”再利用的同时，还可以优化聚合物基陶瓷体的力学性能，得到兼具阻燃性和优良力学性能的聚合物基陶瓷体，是一种双赢的回收再利用方法。
(3)本发明提供的回收利用方法，不仅有效保护了材料和资源，还可以应用于对拉伸强度或弯曲强度有独特需求的聚合物基陶瓷化阻燃材料中，有着广阔的前景。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种回收利用退役风力发电机叶片的方法，包括以下步骤：
a)将退役的风力发电机叶片材料粉碎后研磨，得到风机叶片粉末；
b)将步骤a)得到的风机叶片粉末与阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物混合，进行成型，得到聚合物基可陶瓷化复合材料；
c)将步骤b)得到的聚合物基可陶瓷化复合材料进行烧结，得到聚合物基陶瓷化阻燃材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述退役的风力发电机叶片材料为玻璃钢型增强塑料类叶片，其中的无机物含量不少于50wt％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述研磨后的风机叶片粉末的目数为50目～100目。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述阻燃剂选自磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、卤系阻燃剂、镁-铝双氢氧化物中的一种或多种；
所述助熔剂选自低熔点玻璃粉、硼酸锌、氧化硼和磷酸盐中的一种或多种；
所述固化剂为二乙烯三胺；
所述抗氧剂选自硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸二月桂酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(壬基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种；
所述润滑剂为环烷油和/或聚乙烯蜡；
所述成瓷填料为硅酸盐矿物。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述硅酸盐矿物选自硅酸钙、高岭土、蒙脱土、硅灰石、滑石、云母、透辉石和海泡石中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述聚合物为环氧树脂或聚丙烯。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述风机叶片粉末、阻燃剂、助熔剂、固化剂、抗氧剂、润滑剂、成瓷填料、聚合物的质量比为(1～25)：(3～15)：(20～35)：(0～3)：(0～0.3)：(0～3)：(8～20)：(20～50)。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述成型的方式为固化成型或熔融后模压成型。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述烧结的温度为700℃～1000℃，时间为30min～60min。
10.一种聚合物基陶瓷化阻燃材料，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的方法制备而成。
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