廢舊碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料熱解回收碳纖維

目前，碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的回收方法可以分為三類：機(jī)械法、化學(xué)法和熱解法。機(jī)械法回收的CFRP可以作為填料，用于建筑等對(duì)碳纖維強(qiáng)度要求不高的領(lǐng)域。化學(xué)法可以分離得到碳纖維和樹(shù)脂，碳纖維的回收效率高，但處理時(shí)間長(zhǎng)，流程復(fù)雜，很難工業(yè)化。熱解法可以將CFRP中的樹(shù)脂分解，并保留性能良好的碳纖維，所需時(shí)間短，回收效率高，具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。

機(jī)械法就是把碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料廢棄物剪切或壓碎為50um–100mm的碎片，甚至更小的尺寸，然后將這些碎片離分成樹(shù)脂粉末和碳纖維顆粒。這種方法成本低、操作簡(jiǎn)單而且不產(chǎn)生有害氣體。但是，該方法只能得到短的碳纖維，并且碳纖維經(jīng)過(guò)研磨剪碎，其力學(xué)性能被嚴(yán)重破壞，該方法得到的大多是低價(jià)值的再生產(chǎn)品。

通過(guò)化學(xué)法回收的碳纖維可以保留大部分的力學(xué)性能，但是化學(xué)法有如下缺點(diǎn)：除了水以外的大部分溶劑都很昂貴的，而且目前還沒(méi)有報(bào)道用水作為溶劑回收碳纖維的研究細(xì)節(jié)；另一方面，廢液的處理也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，廢液的化學(xué)成分非常復(fù)雜，很難處理；另外，化學(xué)法回收CFRP的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，流程復(fù)雜，很難工業(yè)化應(yīng)用。

相比于化學(xué)法，熱解法更具有普適性，所需的反應(yīng)時(shí)間較短。通過(guò)熱解法回收的碳纖維強(qiáng)度能夠達(dá)到原絲的70-90%。值得一提的是，裂解法是迄今為止應(yīng)用在商業(yè)領(lǐng)域的唯一方法。裂解法是在惰性氣氛下，加熱碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料廢棄物使樹(shù)脂分解成小分子有機(jī)聚合物，從而回收碳纖維。這種小分子有機(jī)聚合物通常作為石油和天然氣的形式存在，可以用作液體和氣體燃料。其處理方法是在無(wú)氧狀態(tài)下加熱碳纖維復(fù)合材料廢棄物，保持溫度在400-500℃之間，得到的清潔碳纖維可具有90-95%原始纖維的力學(xué)性能，同時(shí)分解出的熱解氣或熱解油，反應(yīng)釋放的熱量也可用作熱分解的加熱能量。裂解法也可以用于玻璃纖維的回收。