碳纖維材料因其高強(qiáng)度、輕質(zhì)和耐腐蝕等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造和體育器材等領(lǐng)域，隨著碳纖維制品使用量的增加，其回收利用問題日益凸顯，碳纖維回收技術(shù)主要包括機(jī)械回收、熱解回收和化學(xué)回收三種方法，機(jī)械回收通過粉碎廢棄材料實(shí)現(xiàn)再利用，但會(huì)降低纖維性能；熱解回收通過高溫分解樹脂基體，保留纖維結(jié)構(gòu)，但能耗較高；化學(xué)回收利用溶劑溶解樹脂，可較好保持纖維性能，但成本和技術(shù)門檻較高，盡管這些技術(shù)已取得一定進(jìn)展，但仍面臨回收效率低、成本高和二次污染等挑戰(zhàn)，缺乏統(tǒng)一的回收標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同機(jī)制也制約了碳纖維回收的規(guī)?；l(fā)展，需進(jìn)一步優(yōu)化回收工藝、降低成本，并推動(dòng)政策支持和市場(chǎng)機(jī)制完善，以實(shí)現(xiàn)碳纖維材料的可持續(xù)循環(huán)利用。

碳纖維材料的回收利用現(xiàn)狀

碳纖維復(fù)合材料的回收方法

碳纖維復(fù)合材料的回收是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及多種技術(shù)和方法。目前，主要的回收方法包括高溫?zé)峤夥?、流化床熱分解法和?亞臨界流體法。

高溫?zé)峤夥?/h3>

高溫?zé)峤夥ㄊ悄壳拔ㄒ灰呀?jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的回收方法。這種工藝是在高溫下使復(fù)合材料進(jìn)行降解，以得到表面干凈的碳纖維，同時(shí)還可以回收部分有機(jī)液體燃料。例如，英國的MilledCarbonFiberLtd.利用一套長(zhǎng)達(dá)37m的熱分解設(shè)備，每年大約可處理2000t的廢棄碳纖維復(fù)合材料，所生產(chǎn)的再生碳纖維的產(chǎn)量為1200t。

流化床熱分解法

流化床熱分解法是一種采用高溫的空氣熱流對(duì)碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行高溫?zé)岱纸獾姆椒?。這種方法特別適用于那些含有其他混合物及污染物碳纖維復(fù)合材料報(bào)廢零部件的回收和利用。研究表明，雖然用流化床分解法回收可得到比較干凈的碳纖維，但由于這種工藝受高溫、砂粒磨損等影響，導(dǎo)致了碳纖維長(zhǎng)度變短和碳纖維力學(xué)性能下降。

超/亞臨界流體法

超/亞臨界流體法利用超/亞臨界液體的特性，利用它們具有對(duì)于高分子材料的獨(dú)特溶解性能來分解碳纖維復(fù)合材料。這種方法在期待能最大限度地保留碳纖維的原始性能的前提下，獲得到干凈的碳纖維。例如，PineroHemanzR等研究了在超臨界水中碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的分解過程，試驗(yàn)表明，在673K、28MPa下經(jīng)30min反應(yīng)，環(huán)氧樹脂的分解率為79.3%，所得到的碳纖維的拉伸強(qiáng)度能夠保持為原始纖維的90%~98%。

碳纖維回收廢氣處理

在碳纖維生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)等有害氣體，對(duì)環(huán)境造成污染。因此，廢氣處理在碳纖維生產(chǎn)過程中顯得尤為重要。以下是幾種常見的碳纖維回收廢氣處理方法：

吸附法

利用活性炭纖維的高比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，可以有效吸附廢氣中的有害物質(zhì)。這種方法適用于處理組分相對(duì)單一、沸點(diǎn)在50℃~200℃、非水溶性、中等濃度的有機(jī)廢氣。

催化燃燒法(RTO)

通過高溫催化氧化將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水。這種方法適用于處理有機(jī)廢氣，能夠?qū)崿F(xiàn)高效凈化。

燃燒法

通過燃料助燃的方式將廢氣中的有機(jī)物燃燒掉，適用于處理碳纖維工業(yè)尾氣。這種方法需要催化劑，因此建議開展專題研究，以提高處理效果。

減少廢料踐行環(huán)保

為了減少廢料并踐行環(huán)保，研究團(tuán)隊(duì)找到了回收碳纖維的簡(jiǎn)易方法。他們將一小片采用熱固性環(huán)氧基樹脂定型的碳纖維材料浸泡在酒精中，就可以緩慢溶解固定碳纖維的環(huán)氧基樹脂。完成該過程后，纖維和環(huán)氧樹脂可以輕松分離，并用于其它目的。

變廢為寶的碳纖維綠色回收技術(shù)

近年來，隨著碳纖維產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用量不斷增加，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料也越來越多。業(yè)內(nèi)專家指出，碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生廢棄物，僅生產(chǎn)制造過程中的報(bào)廢率就高達(dá)30%～50%。由于碳纖維復(fù)合材料在自然條件下不能降解，大量的廢品和廢料只能進(jìn)行填埋。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2018年全球碳纖維使用量就達(dá)到9.26萬噸，其中，報(bào)廢量為3.03萬噸。這樣不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，也是對(duì)資源的極大浪費(fèi)。近日，有關(guān)研究人員通過一種物理回收利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造過程中多余碳纖維增強(qiáng)塑料的回收再利用。他們?cè)?00攝氏度左右的高溫下對(duì)這些報(bào)廢碳纖維增強(qiáng)塑料進(jìn)行加熱，提取出碳纖維，然后將其與另一種塑料混合，可生成一種新的碳纖維增強(qiáng)塑料，質(zhì)量更輕且更加強(qiáng)韌。

總之，碳纖維材料的回收利用是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)但也充滿希望的過程。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提高，相信未來會(huì)有更多的碳纖維廢料得到有效利用，減少對(duì)環(huán)境的影響。

碳纖維回收技術(shù)的最新進(jìn)展

碳纖維回收成本效益分析

碳纖維回收對(duì)環(huán)境的影響

碳纖維回收政策法規(guī)解讀