碳纤维行业150页深度研究报告:高端制造业换装首选材料(28)
2023-04-29 来源:飞速影视
碳纤维废弃物的回收方法主要分为热分解法、物理回收法、溶剂分解法及组合 回收法。
物理回收法又称二次回收,是指利用切割、碾压、研磨等机械力来粉碎 CFRP 废弃物,破坏碳纤维与树脂基体之间界面粘合力,从而使得碳纤维从树脂 基体中剥离,随后通过筛分得到富含树脂基体细粉末及短切碳纤维回收料。 物理回收法简单易行、成本低,回收过程不产生新的污染,是一种高效绿色 回收方法。机械回收法降解回收 CFRP 废弃物可以产生一些新的材料进行应 用,例如,炼铁的还原剂、公路铺设的原材料等。但是,该方法只能得到短 切碳纤维,且表面仍然有树脂残留,纤维性能损伤较大,回收产物价值显著 减小。
热分解是指在高温加热条件下使聚合物断链分解。聚合物基复合材料所用 基体树脂种类很多,还包括各类附属组成,这些物质均可以在加热条件下 分解成小分子化合物,因而热分解法是目前聚合物复合材料的主要方法, 也是目前回收树脂基聚合物的主要商业化方法。热分解法根据反应气氛、 反应器和加热方式的不同分为热裂解、流化床、真空裂解及微波裂解等。
溶剂分解法是利用各种化学溶剂将已固化树脂基体或可溶性物质分解,对 余下的碳纤维进行回收,也称为溶剂法。根据溶剂的使用状态,分为普通溶 剂法、超临界流体法和亚临界流体法等。
组合工艺进行回收是针对采用一种回收方法无法处理的废弃复合材料的极 佳选择。
回收的碳纤维其形态上都是去浆、杂乱分布的蓬松短纤维,但仍保留了原始纤 维优异的力学性能及电磁性能。对废料进行分离回收处理可以获得高价值的碳纤维, 但所需投入较大,短时间内实现工业化尚有难度,需要成本更低、耗能更少的环境 友好型材料再利用技术。目前回收的纤维一般均采用降级再利用方式,主要应用于 次级结构或低端领域。
回收碳纤维的用途与普通商业碳纤维一样,可用作树脂的增强材料制备复合材 料。目前回收碳纤维的处理主要包括直接成型和碳纤维处理后成型两种技术。 《碳纤维复合材料的回收与再利用技术》一文指出,树脂基碳纤维在汽车、航 天、风电等行业的应用愈加广泛,其废弃物回收再利用将成为必要面临的问题,欧 美和日本等发达国家对此已取得相关研究成果。我国近年相继发布一系列政策文件 支持碳纤维复合材料的回收再利用,但整体与外国仍存在一定差距,在实际应用中, 面临诸多问题: 目前废弃物部件回收比较困难,尚未形成完整供应链条,保障废料来源,应 加强研发者、生产商与回收者之间的相互协作关系; 目前回收再利用技术大多需要高压、高温、高腐蚀性条件,存在一定危险 性,需要进一步研究改进提高回收再利用技术的安全性与稳定性; 国内缺乏相关行业回收标准,尚未制定废弃物分类标准和回收分类标准。
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