“这项研究不仅能使‘退役’的风机叶片变废为宝，还适用于很多高端制造业，安全处理‘顽固’的固废。”中国科学院山西煤炭化学研究所近日又传来好消息，311课题组研究员侯相林团队经过十余年的潜心研究，掌握了“拆解”风机叶片主要材质——热固性碳纤维树脂复合材料的办法，实现了绿色回收，变废为宝。
风电机组叶片的外壳常采用玻璃纤维增强树脂，叶尖和叶片则采用强度更高的碳纤维。这些复合材料的分子结构极其坚固、空气动力性好，能将叶片做得更轻、更长，让风机吸收更多风能。这其中，热固性树脂约占三成，相当于混凝土建筑中的填充物，而碳纤维、玻璃纤维等约占七成，相当于混凝土中的钢筋，两者结合，坚不可摧。常用的碳纤维复合材料主要由碳纤维和热固性树脂复合而成，具有不溶不熔的特性，被称为“终极材料”，回收利用价值高，却难以实现。
最关键的问题是，从风电机组的使用年限来看，我国即将迎来一大波风机叶片报废潮，有数万台。“不仅是风机叶片，很多高端制造业都在使用这种复合材料，如能回收再利用，有很高的经济价值。国外研究团队相继开展相关研究，却没有太大的进展。”研究员侯相林进一步介绍说，普通的热塑性塑料，比如农田里的地膜，它的分子链为线型结构，自然降解需要200年至400年，而热固性树脂的分子链是刚性的三维网络结构。也就是说，以热固性树脂为基础制造的复合材料，虽然回收利用价值高，却无法自然降解，拆解更是难上加难。
侯相林团队前瞻性地开展了热固性树脂的研究，希望能为即将大量“退役”的热固性高分子材料回收开辟一条路径。在前期多年研究的基础上，侯相林团队的成员邓天昇、武少弟等研究人员从十余种催化剂中挑选出性能最优的，得到了试验的关键数据，是国内首创在较温和的条件下将其分子结构“拆解”开，形成长链热塑高分子或者树脂合成单体。这一办法是目前比较符合循环经济再利用的好方法，回收后的树脂产物可制成环氧沥青，再进一步处理可以得到双酚A等，每吨市场售价数千元乃至上万元，经济效益十分可观。
据介绍，此项研究已经在实验室阶段取得了较为理想的成绩，准备进行中试放大。总体从数据指标看，环氧树脂降解率大于99%，回收率大于95%；碳纤维回收率大于96%，纤维强度损失小于5%，回收的碳纤维单丝强度指标、模量与原丝相差无几，可以说是将固废直接变回原料。侯相林表示，“我们有信心将实验室结果与实际生产最终实现对接，提取出更多有价值的化学品，创造更大的环保效益和经济效益。”
太原日报 记者 郜 蓉 通讯员 李清波
