碳纖維回收利用技術進展,碳纖維回收利用技術新進展,從
維回收利用技術取得顯著進展,主要回收方法包括物理回收、化學回收、能量回收及熱解回收等,熱解回收因能高效回收碳纖維和樹脂成分而備受關注,其技術在國外已成熟應用,回收纖維被用于航空、地面交通等領域的規模化生產,國內在碳纖維回收領域也積極探索,但整體技術水平與國外仍存在差距,隨著環保意識的提高和技術的不斷進步,碳纖維回收利用將更加高效、環保,為可持續發展貢獻力量。
碳纖維回收利用技術進展
碳纖維復合材料的回收方法
碳纖維復合材料(CFRP)因其高強度、輕質量等特點,在航空航天、體育、汽車和電子等領域有著廣泛的應用。然而,隨著碳纖維產業的快速發展,廢料和廢棄物的處理問題日益凸顯。以下是幾種主要的碳纖維回收利用技術及其進展:
1. 高溫熱解法
高溫熱解法是目前唯一實現商業化運營的碳纖維增強復合材料的回收方法。該方法通過高溫使復合材料降解,得到表面干凈的碳纖維,同時還可以回收部分有機液體燃料。日本在福岡縣興建的中試廠每年可處理60噸碳纖維復合材料廢棄物。英國的Milled Carbon Fiber Ltd.自2003年起開始回收加工碳纖維復合材料,每年處理約2000噸廢棄碳纖維復合材料,所生產的再生碳纖維產量為1200噸。高溫熱解法可以在無氧狀態下加熱碳纖維復合材料廢棄物,保持溫度在400~500℃之間,得到的清潔碳纖維可具有90%~95%原始纖維的力學性能。
2. 流化床熱分解法
流化床熱分解法是一種采用高溫空氣熱流對碳纖維復合材料進行高溫熱分解的方法。英國諾丁漢大學對此進行了系統研究,結果顯示該方法特別適用于含有其他混合物及污染物的碳纖維復合材料報廢零部件的回收和利用。研究表明,流化床熱分解法可以在特定條件下回收得到的碳纖維拉伸強度約為原纖維的75%,而彈性模量幾乎沒有變化。
3. 超/亞臨界流體法
超/亞臨界流體法利用超臨界或亞臨界流體的特殊性質,如高活性、強溶解性等,來分解碳纖維復合材料。Pinero Hemanz R等研究了在超臨界水中碳纖維增強環氧樹脂復合材料的分解過程,發現環氧樹脂的分解率可達79.3%至95.3%,且所得到的碳纖維的拉伸強度能夠保持為原始纖維的90%~98%。
4. 機械回收法
機械回收法通過機械力的作用將CFRP廢棄物進行碾壓、磨碎,使碳纖維自樹脂基體中剝離出來。這種方法工藝簡單、投資成本低,但在樹脂與纖維分離過程中機械力對纖維造成損傷,導致纖維性能保持率低。
5. 化學溶劑法
化學溶劑法利用特定的化學溶劑在一定條件下將樹脂溶解,從而分離出碳纖維。這種方法可以在低溫下簡單分解CFRP,短時間內將碳纖維與樹脂分離,并回收樹脂原料再利用。
技術進展與挑戰
盡管上述方法在理論上都能得到潔凈的碳纖維,但回收成本仍需進一步降低。此外,回收的碳纖維通常是雜亂無章的,因此需要開發更有效的CFRP回收方法和技術。一些研究團隊正在開發太陽能技術、激光技術、熔鹽法和溶劑熱法等一系列技術,旨在高效低成本回收潔凈、無損且有序的碳纖維。
總的來說,碳纖維回收利用技術在不斷進步,但仍面臨成本、效率和纖維性能保持等方面的挑戰。未來的研究方向可能包括提高回收效率、降低成本、改善纖維性能以及探索新的回收方法。
碳纖維回收成本如何降低
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