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碳纤维回收

2019-12-22

碳纤维复合材料具有无可争议的较强性能,但碳纤维加固公司告诉您它和其他材料一样都有使用年限。


虽然已经广泛使用于航空航天、体育休闲、汽车游艇甚至风机叶片、油田钻井等各个领域的CFRP材料,但也由此形成了很多废旧材料。


一方面,例如很多航空飞机本身到达了使用年限,或是自行车、体育用品等自然淘汰,产品整体报废需要处置;


另一方面碳纤维本身较差的抗氧化性决定了材料本身的使用寿命要低于一般的金属材料,一般在2~40年。


再者例如宝马i3的碳纤维车架,一旦发生刮蹭或撞裂,维修并不容易,一般只能进行替换。


从碳纤维到后面的CFRP复合材料的生产过程中,超过20%的碳纤维以边角料、废料的形式存在,这些碳纤维材料一般通过简单地工艺处理直接做成短纤,再加工成碳化毡、模压产品等循环利用,还是归结为一类废旧材料。


由于碳纤维回收的巨大需求,世界各国都积极开展碳纤维回收的相关工作。


日本碳纤维制造协会(JCMA)所属三大成员东丽、东邦和三菱成立了一个合资企业,开展碳纤维的回收研发工作。


合资公司集三家之力,花三年时间实现了初期目标—确立制造技术,其大牟田实验工厂的碳纤维年回收能力达到1000吨。


2015年3月,合资公司宣布解散,三家公司以研究的制造技术为基础,各自开展业务工作。


英国西米德兰兹的再生碳纤维亚洲彩票平台(RCF)拥有先进的高温分解机,每年可以回收大约1200吨碳纤维。2011年,公司被ELG Haniel 收购,目前每年回收能力达到2000公吨。



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德国的 Hadeg Recycling GmbH 和 CFK Valley Recycling GmbH 与波音和 Alenia 航空共同努力开发CFRP的回收工作。


在美国,很多公司都在开展碳纤维的回收利用工作,例如 Adherent Technology、Firebird Advanced Material、Trek 等公司都设立了规模化的碳纤维回收利用生产中心。2015年9月,复合材料回收技术中心(CRTC)在美国安吉利斯港成立,年处理能力近千吨,销售额预计可达9千万美元。


PC巨头戴尔也在近期宣布与沙特基础工业合作,计划于2016年完成380吨碳纤维的回收再利用,作为旗下产品外星人电脑的原料。


回收碳纤维存在两大基本问题,一是普遍回收取得短纤而不是长纤,二是回收的碳纤维性能都有明显下降。


在回收技术方面,主要有高温热解法、流化床分解法和超/亚临界流体法。


前两种方法都会使得回收的碳纤维力学性能降低,从而限制再制造碳纤维产品的适用范围。


超/亚临界法是利用液体在临界点附近具有高活性和高溶解性等性能来分解复合材料,较大限度地保留碳纤维的原始性能,但目前仍处于试验阶段。


西门子中央研究院彩荣溶剂分解回收的办法,有效解决了两大问题,在低能耗的基础上能够回收CFRP中碳纤维织物或纤维的原形,并几乎保留原有的力学性能。


碳纤维医疗器械公司告诉您在回收这一领域国内目前仍处于起步阶段,主要是研究院和大学与国外的公司或机构开展的联合研发项目,距离实际应用仍有较大差距。


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