維加固材料回收利用情況如下：目前主要有物理回收法、化學處理法、熱解處理法三類回收方法，但回收得到的碳纖維很難維持連續纖維狀態，長度多較短，其回收技術面臨挑戰，如工藝復雜、成本高、再生纖維性能不穩定等。

碳纖維加固材料回收利用的背景

隨著碳纖維在加固領域的廣泛應用，其廢棄物的產生量也逐漸增加。由于碳纖維加固材料多為碳纖維復合材料，在自然條件下難以降解，若處理不當會造成資源浪費和環境污染，因此其回收利用變得日益重要。

碳纖維加固材料的回收方法

一、熱回收法

• 高溫熱分解法
  • 原理：將碳纖維復合材料廢棄物在機械力作用下制成碎片，在惰性氣體氣氛下加熱至一定溫度（如600±200°C），使樹脂在無氧條件下分解成低分子熱解油和熱解氣（熱解氣主要由二氧化碳、氫氣與甲烷等氣體組成），再注入適量氧氣使低分子可燃物燃燒，燃燒產生的熱量繼續為系統提供熱能。不過氧氣通入量需要精準控制，過大可能增加系統爆炸風險且使回收碳纖維過氧化、力學性能降低；過小則不能除盡纖維表面殘留樹脂和熱解油，影響纖維光潔度。這種方法的熱解溫度取決于樹脂類型，例如聚酯樹脂在較低溫度下即可熱分解，而環氧樹脂則需要較高溫度。
  • 特點：工藝操作簡單，回收率較高，已實現工業化應用，但處理后的纖維會發生不同程度氧化，纖維表面偶有積碳，影響力學性能。
• 流化床熱分解法
  • 原理：復合材料從廢料進口加入流化床內，其中的樹脂在高溫熱空氣流場內高溫分解，熱解氣經燃燒后作為系統熱能，燃燒產物主要為水和二氧化碳，經環保設施處理后可直排大氣，熱分解后的碳纖維及樹脂顆粒在旋風分離器中回收，熱氣流將纖維帶入纖維儲罐，難以燃燒的物質留在流化床底部。
  • 特點：可處理2 - 3cm2大小的CFRP，能連續供料實現連續生產，可回收得到短切碳纖維。
• 微波熱分解法
  • 原理：將CFRP置于微波輻照場內，利用微波加熱復合材料內的樹脂使其降解為小分子化合物。
  • 特點：可有效縮短碳纖維回收所需時間，設備數量相對較少，工藝操作簡單。

二、機械回收法

• 原理：在機械力的作用下將CFRP廢棄物進行碾壓、磨碎，使碳纖維從樹脂基體中剝離出來，處理后可得到樹脂顆粒及短切碳纖維。
• 特點：工藝簡單、投資成本低，在回收纖維和樹脂的同時不產生新的環境污染，但樹脂與纖維分離過程中機械力對纖維造成損傷，纖維性能保持率低。回收所得毫米級尺寸短切纖維可作為建筑填料使用，微米級尺寸短切纖維可作為片狀模塑料、塊狀模塑料或熱塑性塑料的共混填料使用。

三、溶劑回收法

• 常壓型普通溶劑法
  • 原理：CFRP廢棄物中的樹脂在溶劑作用下降解為可溶性物質，通過對樹脂的降解及溶解實現纖維與樹脂的分離，碳纖維再經過洗滌、烘干后得到回收纖維。
  • 特點：需要考慮溶劑成本和對環境的影響，適用于回收高價值的碳纖維。
• 高壓型超臨界溶劑法：利用超臨界流體（例如二氧化碳）對碳纖維復合材料進行處理，原理與普通溶劑法類似，但在超臨界狀態下有其獨特的反應特性。

回收碳纖維的再利用

• 目前回收的碳纖維大部分是雜亂蓬松的纏結形式，規整度不高，比較適合制備非紡織材料或者短切碳纖維，這就需要一些特殊的碳纖維制備工藝。
• 要最大限度地保留碳纖維的性能進行再利用是研究者關注的重點。一般采用SEM、Raman、XPS、單絲拉伸測試等方法表征原始碳纖維和回收碳纖維的結構與性能，確保再利用時碳纖維的性能符合要求。

碳纖維回收技術的發展趨勢

碳纖維回收過程中的環境影響

回收碳纖維在新產品中的應用

碳纖維回收成本效益分析