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复合材料回收背景及方法总结

1、复合材料回收的背景

复合材料废弃物的产生是行业发展的必然。产量的不断增加导致过

程中的边角余料增多，以及一些生命周期结束、丧失功能的产品。

复合材料的制造工艺有模压、拉挤、缠绕、手糊、真空辅助等，经

过测算，复合材料制造过程的边角废料的产率（含报废产品）约在6%

左右。复合材料产品的使用寿命普遍估计约在20~30年，据此推断，目

前我国服役期满的复合材料产品超过200万吨。

复合材料生产过程中的废弃物，边角料、过期预浸料等，都需要有

一些回收技术来处理。这些材料的“复合”特性和主要使用的交联基质赋

予它们出色的刚度、强度和耐用性。这使得它们难以回收，但已经出现

并不断改进解决方案，以从报废复合材料中获得价值，为循环经济做出

贡献。

2、复合材料的回收方法

（1）物理回收法

CFRP回收的物理方法主要依赖粉碎等使其尺寸减小的策略，将复

合材料废料机械粉碎成颗粒，作为结构填料填充到新的复合材料或水泥

中，可以提升材料的承载能力和断裂韧性。该方法具有环境优势，粉碎

并用作建筑材料的复合材料不会立即进入垃圾填埋场，保留了一定价值，

但与昂贵的碳纤维成本相比，这种方法处理方式简单、成本低，不过带

来效果同样也比较差，用来处置碳纤维材料来说并不划算。

现已开发出将聚合物基体与碳纤维分离的粉碎策略，如高压碎裂法

（HVF），将复合材料浸入水中反复施加放电脉冲，在复合材料表面产

生极端温度和压力，使基体粉碎，但回收纤维所需处理时间太长，不具

实用价值。物理回收方法与热解法类似，将聚合物基体丢弃，将纤维降

级，牺牲了纤维的连续性和结构性，可进一步制备模塑料等。

（2）能量回收法

能量回收技术有液体床技术、旋转炉技术和材料燃烧技术等。热塑

性玻璃钢能量含量较高，适用于这一方法。

能量获取法是比较直接的处理方法，通过燃烧复合材料的高分子树

脂部分而获取能量，可以用于发电、提供热能等。但是，由于复合材料

的树脂含量比较低，虽然热值较高，但是总热量值有限；复合材料中玻

璃纤维含量比较高，因此在焚烧的过程，如果大量的玻纤熔化成玻璃态，

容易粘附在炉体内或者炉箅子上，造成安全隐患。因此，在焚烧炉中只

能少量的添加。这样，就无法实现产业化。

（3）化学回收法

热解法是将一种物质在无氧的情况下利用高温（不燃烧）变成一种

或多种物质的方法。用高温分解的方法来回收利用热固性复合材料制品

有较大的难度，费用较高，但回收利用的效果较好。热解法适用于处理

被污染的废弃物，例如处理经油漆、粘接或混杂材料的热固性复合材料

部件。化学回收方法主要包括超临界流体法和溶剂分解法。

通过溶剂、温度和压力将高分子在特定的键位打开，形成长链单体

或者树脂原材料。这是真正意义上实现循环经济的好方法。化学回收法

得到的纤维可以保持更长的长度和更少的损伤，因此化学回收法具有更

广泛的应用。

与热解法相比，超临界流体回收法没有明显对环境和人类健康产生

影响，且使用天然气代替电力进行热解炉的加热可使对环境和人类健康

的影响降低37%-95.7%。

（4）粒子回收法

粒子回收是直接利用热固性复合材料废弃物并不改变化学性质的

方法。回收设备主要是由废料输送机、成粒粉碎机、鼓风机旋风分离器、

定量供料箱、分级设备和集尘机等组成。粉碎后碾磨成的细粉含有一定

量的玻璃纤维。它的分散性很好，可制得具有高附加值的增强型材料。

可回收的热固性复合材料废弃物品种较多，对用一般方法难以回收

的热固性复合材料废弃物（如BMC废弃物）也能较好的回收，且不会

对环境造成污染，是解决热固性复合材料废弃物污染的一个重要发展方

向。