碳纤维复合材料的回收方法有哪些?

  碳纤维废弃物的来源主要有两类:一类是碳纤维生产过程中产生的废弃物,包括报废的预混料、边角废料、测试后的报废料等;另一类是达到使用寿命年限的碳纤维制件,包括航空航天、风力发电、工业等领域的碳纤维制品。选取其中优质的碳纤维废弃物进行回收处理,可以到较高质量的回收碳纤维。

  碳纤维回收的意义在于不但能够减少大量能源的消耗,而且可以通过可持续发展的方式会碳纤维材料进行重复利用,从而减少对环境的污染。碳纤维的回收研究始于21世纪初期,常见的碳纤维回收方法主要包括以下几种:

  1.热分解法

  热分解法是利用碳纤维的耐高温特点,在无氧条件或惰性气体保护下,采用高温将碳纤维复合材料中的树脂部分分解掉,进而实现碳纤维的回收。热分解法是目前唯一实现工业化生产的碳纤维回收技术。

  2.溶剂法

  溶剂法是指通过化学反应,将碳纤维复合材料中的树脂部分降解掉,实现回收碳纤维的目的。一般常用的溶剂有强氧化性酸(硝酸、硫酸)、强碱(氢氧化钾)和有机溶剂(醇类、酚类)等。

  3.超/亚临界流体法

  超/亚临界流体法是指利用流体在超临界条件下具有高活性、强溶解性、优异的流动性、渗透性、扩散性等特点,分解掉碳纤维复合材料中树脂部分,实现回收碳纤维的目的。

  4.物理机械法

  物理机械法是将碳纤维复合材料通过破碎磨碎、粉碎等手段,将碳纤维复合材料废弃物破碎成不同大小的颗粒,最终将得到的颗粒状废弃物以填料的形式添加到水泥混凝土或路基中,但由于碳纤维是一种高能源消耗、高科技含量的材料,该回收方法大大降低了碳纤维的附加值。

  5.熔融回收法

  熔融回收法主要针对热塑性碳纤维复合材料的回收提出的。因热塑性高分子材料具有在一定的温度范围内,能反复加热软化和冷却硬化的性能,因此可实现回收利用。熔融回收法正是利用热塑性树脂可反复加工的特性,实现碳纤维的重复利用。

  碳纤维是一种能实现汽车减重50%-60%的高性能材料,但是由于成本过高限制了碳纤维在各行业的应用,而高质量可回收碳纤维的出现则可以很好的解决目前的难题。随着回收碳纤维技术的成熟以及碳纤维废弃料的来源越发广泛,回收碳纤维的成本将会进一步降低。