CWPC2024：道生天合材料科技（上海）股份有限公司研發總監劉志堅發表《可降解回收的熱固性樹脂研究進展以及在風電葉片的應用》的演講

各位專家、各位同仁，大家下午好，今天我的演講題目是：可降解回收熱固性樹脂研究進展以及在風電葉片的研究應用。

我的內容包括3個方面：

1、熱固性樹脂的降解回收的研究背景

熱固性樹脂復合材料處理主要是幾大塊，像焚燒、填埋，目前挺多復合材料是這種方式，但這種方式無法回收復合材料。像機械物理回收、熱處理回收，這些目前也有利用，但這個方式回收的成本比較高，再是比較不環保，它不能100%被回收。化學回收現在是近年來研究比較多的，特別是溶劑解離，需要新型的可回收樹脂，需要樹脂和纖維回收，從而實現100%的回收。

我們對可降解回收熱固性樹脂專利進行了專門調研，主要關注的是環氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂，我們看了中國、美國和歐洲的專利，會發現在美國和歐洲主要專利主權是以企業為主，可以看到超過60%甚至80%都是企業為主。但相反在國內主要以高校和科研院所為主，說明美國和歐洲在可回收這一塊產業化，包括重視程度是高于中國的，當然也說明中國可降解技術目前還是處于理論研究的階段。好的方面，我們看到中國相關專利總數是比較大的，總體的數量是比美國和歐洲還要多，增長也是非常快，也說明國內越來越重視可降解回收。

從另外一個角度解讀現在這些專利，特別是從技術層面，我們發現現在研究熱點主要是幾方面：化學降解、生物降解、降解方法的優化。化學降解，我們看到很多專利講到在結構里引入一些可化學降解的分子結構，如一些弱的耦合鍵，包括動態共價鍵、非共價鍵這些。生物降解也是類似，引入含弱的耦合鍵的生物基成分。降解方法的優化，很多都是講到溶劑降解的方向。

前面提到在分子結構上引入動態共價鍵，包括非共價鍵，在高分子材料行業有一個專業的名字，類玻璃高分子材料。這一類材料在結構里有動態共價鍵，在熱和機械力等外部刺激下，動態共價鍵發生可逆反應，交聯網絡重排，使材料表現出類似熱塑性材料的可修復性能、形狀改變、可反復加工等性能。當外部刺激去除后，類玻璃高分子表現出類似熱固性高分子材料的尺寸穩定性及其他優異性能，所以說類玻璃高分子是處于熱塑性樹脂和熱固性樹脂中間的一類材料。

2、道生天合在可降解回收的熱固性樹脂研究進展

主要針對環氧樹脂、丙烯酸和聚氨酯，目前已經研究進展了，像環氧-胺、丙烯酸、聚氨酯，今年主要工作是針對不同應用開發特定產品，給到客戶進行測試。

環氧酸酐系統的降解有很多相關的研究和報道，但目前報道出來的案例的降解條件比較苛刻，降解溫度很高，所得的產物有缺陷，回收價值相對比較低。目前我們的研究重點主要是在于：樹脂配方優化、降解液的優化，從而把降解條件降低。降解后產物回收利用，看經濟性和實用性回收這些產品。

（圖示）可降解環氧/酸酐系統的配方研究，環氧酸酐固化用的催化劑的選擇對降解速度有影響。降解液的優化，主要在降解有催化劑和使用介質進行研究，A催化劑和F催化劑降解效果明顯比B、E效果好。在介質這一塊，像介質A效果是遠好于C。

我們用道生降解，包括傳統堿的催化降解回收。道生開發的降解液對纖維的表面傷害更小，表面幾乎沒有樹脂殘留，降解比較完全；道生開發的降解液的降解溫度更低。另外兩家降解后得到的纖維表面有很多殘留的樹脂，說明降解不是很完全，另外降解溫度也相對比較高，到130-180度。

通常降解之后會得到兩大類產物：有機降解物和纖維。有機降解物我們會進行結構分析，包括官能團、性能進行測定，再進行經濟性、使用性的研究。纖維的回收利用相對比較清楚一些。當然對于纖維，我們也對表面上漿劑比例做了測試。纖維回收后可制作成纖維粉，短切纖維，纖維氈等，用于塑料產品或者復合材料制品中作為增強材料。

有機降解物質，目前有試過兩大方向使用：環氧酸酐體系里面用作增韌劑，有不錯的性能表現，我們從粘度、拉伸性能、Tg去看，最終性能是接近市售的增韌劑。還有降解的有機物質還可以用在聚氨酯配方里面作為原料；降解的有機物跟CMDI相容性好，固化速度快，固化后硬度有81D，Tg達到80℃。

針對聚氨酯可降解回收，利用我們開發的技術平臺，開發了可降解的膠粘劑。目前可降解聚氨酯膠粘劑產品可以實現在常溫下降解；可降解膠粘劑的力學性能接近普通膠粘劑的水平。

丙烯酸可降解回收主要研究重點就是： 篩選或合成具有經濟性的可降解單體，單體聚合成材料之后，材料使用之后可以放在降解液。因為我們引入弱的耦合鍵，在降解液作用下會斷開，最終變成熱塑性的樹脂再進一步使用。基于我們開發丙烯酸降解技術平臺，開發了可降解的膠粘劑，常溫下降解液就可以降解。還可以看到用膠粘劑粘接的拉剪樣塊在降解液浸泡4小時，它的拉剪強度已經失去了。普通膠粘劑泡4小時強度還是維持比較高的水平。

3、可降解回收熱固性樹脂在風電葉片的應用

拉擠大梁，TS Green 5565A/B跟傳統的拉擠樹脂系統具有類似的基礎性能；在去掉脫模布后，TS Green 5565A/B相對傳統的拉擠樹脂，與灌注樹脂粘結時，具有更好的性能，達到了帶脫模布板材的表現；TS Green 5565A/B具有更快的拉擠速度，生產效率高。這款產品還有更快的拉擠速度，生產效率比較高。我們對拉擠板進行降解實驗，把拉擠板放在降解液里，在100度情況下24小時內就完全降解了。同時下一代產品還在開發中，預計10個小時就可以降解了。

灌注樹脂，我們利用開發平臺開發了降解系統0421-7是針對葉片灌注開發的樹脂體系：各種性能跟標準的灌注體系很接近；根纖維具有良好的粘接性能。我們把灌注板切成塊，和降解液浸泡，最終會得到有機降解物和纖維，再進一步回收利用。

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