碳纤维复合材料在多个领域的应用已经非常广泛了,现今的碳纤维材料多以热固性为主。热固性碳纤维材料的回收难度较大,所以一直以来是一个需要重点解决的问题,让我们来看看碳纤维复合材料回收到底有哪些想法。
 
碳纤维复合材料回收方法总结
 
    碳纤维复合材料回收的背景
 
    近些年,全球碳纤维的产能已经超过了2.7万吨,如此巨量的碳纤维材料在应用中肯定会出现损坏报废的情况,那这些失去功能的碳纤维该如何处理呢?不同于玻璃纤维,碳纤维原丝的制备难度大,所以价格昂贵,如果讲这些报废的碳纤维直接填埋,确实有点浪费。
 
    其实不仅是这些报废的碳纤维材料,还有在碳纤维制品生产过程中的废弃物,边角料、过期预浸料等,都需要有一些回收技术来处理。碳纤维材料的回收方法经过这些年的探索,已经发现了物理回收、能量回收和化学回收这些方法。
 
    碳纤维复合材料回收方法总结
 
    1、物理回收法:将废弃CFRP破碎成颗粒或碾磨成粉末直接用作填料或添加到铺路材料、水泥中,这种方法处理方式简单、成本低,不过带来效果同样也比较差,用来处置碳纤维材料来说并不划算。
 
    2、能量回收法:通过焚烧CFRP废弃物中的有机物并利用其能量的方法,该回收方式工艺相对简单,不过碳纤维复合材料的一些树脂材料在焚烧时可能胡释放有毒气体,造成污染,不利于环境保护,受限较多。
 
    3、化学回收法:利用化学试剂与碳纤维复材进行反应,既能回收碳纤维,又能将其他材料进行有效的回收或处理,是较为合理的一种方式,主要有热解法、溶剂分解法和硫化发既能得到高价值的碳纤维,又能将树脂作为材料或能量回收,是最适合处理废弃碳纤维复合材料的方法。化学回收法依据是是否采用介质,主要包括热解法、溶剂分解法和流化床法等,化学回收法效果好,不过找到合适的方式,还需要配以多种设备,因此难度很大。
 
    a、溶剂分解法:硝酸法利用了硝酸的强氧化性和强酸性,可以在低于100℃的低温分解CFRP,得到的碳纤维表面干净无积炭残留,碳纤维力学性能损失不大,但处理时间较长,操作危险性比较高,同时会产生一些氮氧化物气体。
 
    b、热解法:热解是利用高温将复合材料中的树脂分解成有机小分子从而回收碳纤维的方法,依据反应气氛、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方法。热裂解法不使用化学试剂,易于进行工业化放大,也是世界上唯一实现CFRP回收商业化运营的方法。
 
    c、流化床法:是指在流化床反应器中通入氧气或空气,反应温度控制在450—550℃使树脂分解,得到的回收碳纤维在气旋作用下流动并与金属分离,树脂分解产生的气体被重新作为燃料补充流化床运转过程中耗费的能量。流化床反应器内的温度比热裂解更均匀,更易控制,它可以处理含污染物较多的废弃碳纤维,同时回收的纤维表面没有积炭残留,但纤维长度和力学性能损失严重。
 
    碳纤维材料的回收一种是一个大问题,那就需要换个角度来解决,从原料制作环节开始,热塑性树脂的应用就是一个很好的方式。热塑性碳纤维可以二次加工固化,对于碳纤维回收再利用来说非常具有使用价值。