CWPC2024：道生天合材料科技（上海）股份有限公司研发总监刘志坚发表《可降解回收的热固性树脂研究进展以及在风电叶片的应用》的演讲

各位专家、各位同仁，大家下午好，今天我的演讲题目是：可降解回收热固性树脂研究进展以及在风电叶片的研究应用。

我的内容包括3个方面：

1、热固性树脂的降解回收的研究背景

热固性树脂复合材料处理主要是几大块，像焚烧、填埋，目前挺多复合材料是这种方式，但这种方式无法回收复合材料。像机械物理回收、热处理回收，这些目前也有利用，但这个方式回收的成本比较高，再是比较不环保，它不能100%被回收。化学回收现在是近年来研究比较多的，特别是溶剂解离，需要新型的可回收树脂，需要树脂和纤维回收，从而实现100%的回收。

我们对可降解回收热固性树脂专利进行了专门调研，主要关注的是环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂，我们看了中国、美国和欧洲的专利，会发现在美国和欧洲主要专利主权是以企业为主，可以看到超过60%甚至80%都是企业为主。但相反在国内主要以高校和科研院所为主，说明美国和欧洲在可回收这一块产业化，包括重视程度是高于中国的，当然也说明中国可降解技术目前还是处于理论研究的阶段。好的方面，我们看到中国相关专利总数是比较大的，总体的数量是比美国和欧洲还要多，增长也是非常快，也说明国内越来越重视可降解回收。

从另外一个角度解读现在这些专利，特别是从技术层面，我们发现现在研究热点主要是几方面：化学降解、生物降解、降解方法的优化。化学降解，我们看到很多专利讲到在结构里引入一些可化学降解的分子结构，如一些弱的耦合键，包括动态共价键、非共价键这些。生物降解也是类似，引入含弱的耦合键的生物基成分。降解方法的优化，很多都是讲到溶剂降解的方向。

前面提到在分子结构上引入动态共价键，包括非共价键，在高分子材料行业有一个专业的名字，类玻璃高分子材料。这一类材料在结构里有动态共价键，在热和机械力等外部刺激下，动态共价键发生可逆反应，交联网络重排，使材料表现出类似热塑性材料的可修复性能、形状改变、可反复加工等性能。当外部刺激去除后，类玻璃高分子表现出类似热固性高分子材料的尺寸稳定性及其他优异性能，所以说类玻璃高分子是处于热塑性树脂和热固性树脂中间的一类材料。

2、道生天合在可降解回收的热固性树脂研究进展

主要针对环氧树脂、丙烯酸和聚氨酯，目前已经研究进展了，像环氧-胺、丙烯酸、聚氨酯，今年主要工作是针对不同应用开发特定产品，给到客户进行测试。

环氧酸酐系统的降解有很多相关的研究和报道，但目前报道出来的案例的降解条件比较苛刻，降解温度很高，所得的产物有缺陷，回收价值相对比较低。目前我们的研究重点主要是在于：树脂配方优化、降解液的优化，从而把降解条件降低。降解后产物回收利用，看经济性和实用性回收这些产品。

（图示）可降解环氧/酸酐系统的配方研究，环氧酸酐固化用的催化剂的选择对降解速度有影响。降解液的优化，主要在降解有催化剂和使用介质进行研究，A催化剂和F催化剂降解效果明显比B、E效果好。在介质这一块，像介质A效果是远好于C。

我们用道生降解，包括传统碱的催化降解回收。道生开发的降解液对纤维的表面伤害更小，表面几乎没有树脂残留，降解比较完全；道生开发的降解液的降解温度更低。另外两家降解后得到的纤维表面有很多残留的树脂，说明降解不是很完全，另外降解温度也相对比较高，到130-180度。

通常降解之后会得到两大类产物：有机降解物和纤维。有机降解物我们会进行结构分析，包括官能团、性能进行测定，再进行经济性、使用性的研究。纤维的回收利用相对比较清楚一些。当然对于纤维，我们也对表面上浆剂比例做了测试。纤维回收后可制作成纤维粉，短切纤维，纤维毡等，用于塑料产品或者复合材料制品中作为增强材料。

有机降解物质，目前有试过两大方向使用：环氧酸酐体系里面用作增韧剂，有不错的性能表现，我们从粘度、拉伸性能、Tg去看，最终性能是接近市售的增韧剂。还有降解的有机物质还可以用在聚氨酯配方里面作为原料；降解的有机物跟CMDI相容性好，固化速度快，固化后硬度有81D，Tg达到80℃。

针对聚氨酯可降解回收，利用我们开发的技术平台，开发了可降解的胶粘剂。目前可降解聚氨酯胶粘剂产品可以实现在常温下降解；可降解胶粘剂的力学性能接近普通胶粘剂的水平。

丙烯酸可降解回收主要研究重点就是： 筛选或合成具有经济性的可降解单体，单体聚合成材料之后，材料使用之后可以放在降解液。因为我们引入弱的耦合键，在降解液作用下会断开，最终变成热塑性的树脂再进一步使用。基于我们开发丙烯酸降解技术平台，开发了可降解的胶粘剂，常温下降解液就可以降解。还可以看到用胶粘剂粘接的拉剪样块在降解液浸泡4小时，它的拉剪强度已经失去了。普通胶粘剂泡4小时强度还是维持比较高的水平。

3、可降解回收热固性树脂在风电叶片的应用

拉挤大梁，TS Green 5565A/B跟传统的拉挤树脂系统具有类似的基础性能；在去掉脱模布后，TS Green 5565A/B相对传统的拉挤树脂，与灌注树脂粘结时，具有更好的性能，达到了带脱模布板材的表现；TS Green 5565A/B具有更快的拉挤速度，生产效率高。这款产品还有更快的拉挤速度，生产效率比较高。我们对拉挤板进行降解实验，把拉挤板放在降解液里，在100度情况下24小时内就完全降解了。同时下一代产品还在开发中，预计10个小时就可以降解了。

灌注树脂，我们利用开发平台开发了降解系统0421-7是针对叶片灌注开发的树脂体系：各种性能跟标准的灌注体系很接近；根纤维具有良好的粘接性能。我们把灌注板切成块，和降解液浸泡，最终会得到有机降解物和纤维，再进一步回收利用。

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