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变废为宝的碳纤维绿色回收技术

发布时间:2022-12-09 13:59

  碳纤维被业界誉为材料之王黑色黄金。它具有重量轻、强度高和耐腐蚀等特点,被广泛应用于航空、航天、能源、交通、风电叶片、建筑桥梁、军用装备等领域,是国防军工和民用生产生活的重要材料。

  近年来,随着碳纤维产业进入快速发展期,碳纤维复合材料应用量不断增加,生产过程中产生的废料也越来越多。业内专家指出,碳纤维产业链的各个环节都会产生废弃物,仅生产制造过程中的报废率就高达30%~50%。由于碳纤维复合材料在自然条件下不能降解,大量的废品和废料只能进行填埋。据统计,仅2018年全球碳纤维使用量就达到9。26万吨,其中,报废量为3。03万吨。这样不仅会对环境造成污染,也是对资源的极大浪费。

  近日,据日本《每日新闻》报道,有关研究人员通过一种物理回收利用技术,实现了对制造过程中多余碳纤维增强塑料的回收再利用。他们在500摄氏度左右的高温下对这些报废碳纤维增强塑料进行加热,提取出碳纤维,然后将其与另一种塑料混合,可生成一种新的碳纤维增强塑料,质量更轻且更加强韧。今年7月,在手柄和管子上使用该型再生碳纤维增强塑料的无绳吸尘器已在日本上市。

  据介绍,这种技术需要高温加热会消耗一定的能源,但与从零制造碳纤维相比,可将二氧化碳排放量降至原来的十分之一左右。

  事实上,各国都很重视碳纤维材料的回收利用,不断加大技术研发和攻关力度。不少国家都具备了工业化控制回收碳纤维的生产能力。

  目前,国内外碳纤维复合材料废弃物回收的方法主要有3大类:机械法、化学法和热解法。机械法工艺简单、不产生污染物,但不适合汽车用碳纤维复合材料的回收。化学法仍停留在实验室阶段,无法大面积应用。目前,热解法是唯一实现工业化生产的碳纤维复合材料回收技术。然而,热裂解工艺在回收过程中很容易对碳纤维造成损伤。因此,如何以更低的性能损失,实现更高价值的碳纤维回收,是该领域的一个主要难题。

  随着科学研究的不断深入和技术水平的进步,相信在不久的将来,一些回收技术会实现碳纤维的更高重复利用率和更低回收成本。到那时,大量的碳纤维废料不再被填埋,更不会对我们生活的环境造成严重污染。它会成为吸尘器、吉他、电脑外壳、无人机外壳等优质塑料用品,或作为新能源汽车引擎盖、杂物箱等零部件,出现在我们的日常生活中;甚至作为油料和燃气在生产生活中使用,抑或是铺设在车间或库房的地坪上,改变着我们的环境,给我们带来不一样的生活体验。

  碳纤维被业界誉为材料之王黑色黄金。它具有重量轻、强度高和耐腐蚀等特点,被广泛应用于航空、航天、能源、交通、风电叶片、建筑桥梁、军用装备等领域,是国防军工和民用生产生活的重要材料。

  近年来,随着碳纤维产业进入快速发展期,碳纤维复合材料应用量不断增加,生产过程中产生的废料也越来越多。业内专家指出,碳纤维产业链的各个环节都会产生废弃物,仅生产制造过程中的报废率就高达30%~50%。由于碳纤维复合材料在自然条件下不能降解,大量的废品和废料只能进行填埋。据统计,仅2018年全球碳纤维使用量就达到9。26万吨,其中,报废量为3。03万吨。这样不仅会对环境造成污染,也是对资源的极大浪费。

  近日,据日本《每日新闻》报道,有关研究人员通过一种物理回收利用技术,实现了对制造过程中多余碳纤维增强塑料的回收再利用。他们在500摄氏度左右的高温下对这些报废碳纤维增强塑料进行加热,提取出碳纤维,然后将其与另一种塑料混合,可生成一种新的碳纤维增强塑料,质量更轻且更加强韧。今年7月,在手柄和管子上使用该型再生碳纤维增强塑料的无绳吸尘器已在日本上市。

  据介绍,这种技术需要高温加热会消耗一定的能源,但与从零制造碳纤维相比,可将二氧化碳排放量降至原来的十分之一左右。

  事实上,各国都很重视碳纤维材料的回收利用,不断加大技术研发和攻关力度。不少国家都具备了工业化控制回收碳纤维的生产能力。

  目前,国内外碳纤维复合材料废弃物回收的方法主要有3大类:机械法、化学法和热解法。机械法工艺简单、不产生污染物,但不适合汽车用碳纤维复合材料的回收。化学法仍停留在实验室阶段,无法大面积应用。目前,热解法是唯一实现工业化生产的碳纤维复合材料回收技术。然而,热裂解工艺在回收过程中很容易对碳纤维造成损伤。因此,如何以更低的性能损失,实现更高价值的碳纤维回收,是该领域的一个主要难题。

  随着科学研究的不断深入和技术水平的进步,相信在不久的将来,一些回收技术会实现碳纤维的更高重复利用率和更低回收成本。到那时,大量的碳纤维废料不再被填埋,更不会对我们生活的环境造成严重污染。它会成为吸尘器、吉他、电脑外壳、无人机外壳等优质塑料用品,或作为新能源汽车引擎盖、杂物箱等零部件,出现在我们的日常生活中;甚至作为油料和燃气在生产生活中使用,抑或是铺设在车间或库房的地坪上,改变着我们的环境,给我们带来不一样的生活体验。


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