諾丁漢大學(xué)開(kāi)發(fā)碳纖維回收新法

　　碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)復(fù)合材料最初被用于航空航天、汽車比賽及高端體育用品領(lǐng)域，目前這種材料正逐漸應(yīng)用到許多新的制造領(lǐng)域中，對(duì)這些新領(lǐng)域而言，產(chǎn)品具有良好的性能、高強(qiáng)度和輕重量是非常重要的。近幾十年來(lái)隨著價(jià)格的回落和技術(shù)的成熟，碳纖維已廣泛用于商務(wù)飛機(jī)和民用飛機(jī)、娛樂(lè)、工業(yè)以及其他領(lǐng)域中。
 

碳纖維原絲生產(chǎn)線

　　據(jù)了解，航空航天工業(yè)是碳纖維的最大消費(fèi)市場(chǎng)，碳纖維使用量占總使用量的21%。根據(jù)Lucintel公司的一份報(bào)告，過(guò)去5年中全球碳纖維市場(chǎng)一直以兩位數(shù)字增長(zhǎng)。處理一個(gè)使用壽命結(jié)束的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)變得非常困難。雖然垃圾填埋場(chǎng)仍然是最便宜的選擇，但大多數(shù)歐盟成員國(guó)2004年都頒布了法律，禁止復(fù)合材料的填埋處理。填埋處理不是好的選擇，因?yàn)椋紵峁绦圆牧鲜?a >非降解的，而且它們將引起健康和安全隱患。

　　碳纖維回收是由政府研究獎(jiǎng)勵(lì)因素驅(qū)動(dòng)的，也是由制造商渴望擁有綠色制造工藝和產(chǎn)品的愿望驅(qū)動(dòng)的。一些回收碳纖維的商業(yè)可行辦法，如高溫分解法、微波輻射法(用于加強(qiáng)高溫分解)及流化床法，可以進(jìn)行碳纖維回收，但是這些方法會(huì)導(dǎo)致纖維長(zhǎng)度變短，纖維降級(jí)，最終導(dǎo)致纖維性能的降低。

碳纖維

　　據(jù)專家介紹，英國(guó)諾丁漢大學(xué)的一個(gè)研究小組已經(jīng)研發(fā)出一種回收碳纖維的方法，這種方法將保留幾乎100%的纖維性能。一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的溶劑體系已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，用來(lái)溶解復(fù)合材料中的環(huán)氧樹(shù)脂，從而分離出單一形式的碳纖維，而不破壞它們的長(zhǎng)度。該研究小組利用了超臨界流體的溶解能力，這些超臨界流體為一類在其他行業(yè)已被證明有效的溶劑。

　　科學(xué)家們研究了超臨界水、二氧化碳還有一些有機(jī)溶劑包括乙醇、甲醇和丙酮，最后選用了丙醇——一種價(jià)格較低的短鏈醇，這種醇處在正常狀態(tài)就很適合用于溶解樹(shù)脂。選用醇是非常好的，因?yàn)樗鼈冎恍枰m度的壓力(2～7兆帕)就可以進(jìn)入超臨界狀態(tài)，盡管需要溫度較高，為200℃~450℃。與水相比這種醇更便于他們使用，水需要22.1兆帕的壓力和374℃的高溫來(lái)達(dá)到臨界點(diǎn)。

　　另外，乙醇和甲醇在溶解玻璃纖維復(fù)合材料中的聚酯樹(shù)脂時(shí)很有效，但不能很好的溶解環(huán)氧樹(shù)脂，丙醇(正丙醇)卻可以順利地分解環(huán)氧樹(shù)脂。試驗(yàn)結(jié)果表明，回收的碳纖維具有很高的強(qiáng)度和剛度，是原始強(qiáng)度和剛度的99%。

　　目前為止，這些實(shí)驗(yàn)只是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行操作，還需要投入更多的研究才能使這一過(guò)程商業(yè)化。

　　據(jù)專家介紹，碳纖維回收具有三重環(huán)境效益：阻止了碳纖維使用一次后就被填埋的浪費(fèi);同時(shí)，使用回收碳纖維制作的部件也是可回收的，因?yàn)樘伎梢员Ａ粼夹阅苤兄匾囊徊糠郑幢闶窃诙卫煤笠彩侨绱?此外，回收過(guò)程本身就已經(jīng)大大減少了能源消耗。