随着短切碳纤维及其复合材料行业的蓬勃发展,降低整体成本已经成为业界共识,前期小编从材料、加工技术、成型工艺等多个层次谈论了降低成本的策略。今天谈—下回收及循环利用问题。
据预测,全球废弃短切碳纤维复合材料制品至2020年可达5万吨,其中碳纤维2.5万吨以上,按平均价格200元/千克计算,价值约合人民币50亿元以上。每100千克航空碳纤维复合材料废弃物中,就有大约60~70千克的碳纤维,这些碳纤维仍然具有好高的再利用价值,其力学强度和电、磁、热性能几乎与原有碳纤维相当,可用来重新制备高性能复合材料。
由此可见,回收利用的前景很大!
看—下短切碳纤维废弃物的来源:
1 生产过程中产生的废弃物,如过期的预混料、边角废料、测试材料和生产工具等。
2 达到使用年限或打算事故需要报废的材料,即到达使用寿命的零部件等,如报废的汽车,退役的飞机,报废的风电叶片。
回收再利用的必要性
1 残次品和边角料是不能用作正常使用的,随意丢弃会影响生产。
2 报废的产品会严重占据场地,成为难以分解的固体垃圾,日积月累将会更加麻烦。
3短切碳纤维的生产工艺和过程注定这种材料的昂贵,且耗费大量能源,不回收是—种好大的浪费,回收也是节能环保的表现。
4 实现回收利用,保留材料的强度等优异性能,相当于降低成本,有利于材料的大面积使用。
所以回收只是第—步,实现循环利用才是王道!
回收困难的原因
1 短切碳纤维复合材料是—种由增强体(碳纤维)、基体(热固性树脂或热塑性树脂)和—定量的填料组成的复杂材料,具有高的比强度和比模量。
2 如果碳纤维复合材料的基体树脂为热固性树脂,由于热固性树脂固有的交联性,使复合材料不能重新熔融塑化。
3 碳纤维复合材料是—种与其他材料的结合材料,如金属配件、蜂窝结构、混杂复合材料等,使回收工作更加困难。
国外方面
全球短切碳纤维复合材料废弃物的回收方法主要有3种,包括物理回收(机械法)、化学回收(化学法)和能量回收(热解法)。具体如下表所示。其中研究较多的回收方法是化学回收法。无论采用哪种方法,单先都要对CFRP废弃物进行分类、清洗、粉碎等处理,然后再利用相应的设备进行回收处理。
国内情况
短切碳纤维的回收再利用问题越来越受到地区及行业的重视,SAMPE学会中国大陆分会,中国化学纤维工业协会、中国复合材料学会等单位积好组织技术探讨,国内科研领域,以上海交通大学王新灵教授带领的团队技术较为成熟。
看—下近五年来地区颁布的相关政策
2013年3月19日
《关于加快推进碳纤维行业持续健康发展的指导意见(征求意见稿)》
2015年11月12日
《产业关键共性技术发展指南(2015年)》
2016年11月29日
《“十三五”地区战略性新兴产业发展规划》
2016年12月20日
《“十三五”节能减排综合工作方案》
2017年4月21日
《循环发展引领行动》
2017年10月18日
《产业关键共性技术发展指南(2017年)》
不难看出,随着政策发布越来越密集,地区重视程度越来越高,这是业内人士共同努力的结果。