碳纖維復(fù)合材料具有重量輕，強(qiáng)度高，模量高，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，受到眾多汽車企業(yè)青睞。目前，碳纖維復(fù)合材料在汽車車體和零部件中都得到了廣泛應(yīng)用。如：汽車車身、內(nèi)外飾、底盤(pán)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等等。但是隨著應(yīng)用量的增加，其污染問(wèn)題也會(huì)日趨嚴(yán)重。開(kāi)發(fā)大規(guī)模、連續(xù)化、低成本、低能耗的回收和再利用技術(shù)迫在眉睫。
汽車碳纖維市場(chǎng)預(yù)測(cè)（來(lái)源：賽奧碳纖維）
一、碳纖維回收的價(jià)值與意義
經(jīng)濟(jì)價(jià)值
碳纖維生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗很多能源，因此價(jià)格比較昂貴，對(duì)其進(jìn)行回收再利用一方面可以減少生產(chǎn)新碳纖維所需要的能源消耗，另一方面回收之后的碳纖維仍有很好的力學(xué)性能和利用價(jià)值，可以利用于要求相對(duì)較低的部件。
據(jù)日本報(bào)道，生產(chǎn)制造再生短CF能耗僅為新CF的17%，CO2排放量為新CF的14%?；厥仗幚淼奶祭w維與新碳纖維相比，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，可以以相對(duì)低的價(jià)格推向市場(chǎng)，擴(kuò)大碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。
碳纖維材料
2. 環(huán)保價(jià)值
在碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料中，樹(shù)脂基體固化后形成三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，常規(guī)條件下不溶于溶劑，也無(wú)法自然降解。如果不進(jìn)行回收處理，將會(huì)造成環(huán)境污染，并且隨著碳纖維用量增加，污染將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。
每生產(chǎn)1Kg碳纖維時(shí)的排放和環(huán)境影響
二、碳纖維回收方法介紹
1. 物理回收
即機(jī)械粉碎回收法。機(jī)械粉碎回收法作為比較早被研究的一種物理回收方法，主要依靠機(jī)械設(shè)備，通過(guò)機(jī)械力將熱固性樹(shù)脂及其復(fù)合材料通過(guò)碾碎、壓碎或切碎等方式，獲得尺寸不一的塊體顆粒、短纖等物質(zhì)。具有工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生污染物等優(yōu)點(diǎn)。雖然機(jī)械粉碎回收法操作簡(jiǎn)單，可回收不同長(zhǎng)度的短纖及復(fù)合材料粒子，但是纖維在回收過(guò)程中受到的破壞較大，無(wú)法得到長(zhǎng)纖維。
碳纖維材料
2. 化學(xué)回收
溶劑分解法：利用碳纖維耐化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)，采用溶劑將復(fù)合材料中的樹(shù)脂基體降解，使之變?yōu)榭扇苄缘奈镔|(zhì)，從而使復(fù)合材料中的各組分易于分離、回收再利用。該方法工藝簡(jiǎn)便，有利于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。常用溶劑為離子液體或熔融鹽。
溶劑分解碳纖維
高溫?zé)崃呀夥ǎ簾峤夥ㄊ钱?dāng)今唯一已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)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。但是碳纖維由于受到高溫和表面氧化等作用，碳纖維的力學(xué)性能降低的幅度比較大，這將使碳纖維的再利用受到一定的影響。
微波熱分解法：微波條件下對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行處理，通過(guò)碳纖維吸收微波能量從內(nèi)部加熱樹(shù)脂。這樣能夠更快地分解樹(shù)脂以復(fù)原碳纖維，縮短整體的處理時(shí)間。并且相比于其他熱分解技術(shù)設(shè)備要求更少，但是微波作用可能對(duì)纖維強(qiáng)度和力學(xué)性能造成一定的影響。
碳纖維材料
流化床熱分解：通過(guò)高溫的空氣熱流對(duì)熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料進(jìn)行高溫?zé)峤到猓幚磉^(guò)程充分利用降解過(guò)程產(chǎn)生的熱量，通過(guò)旋風(fēng)分離器得到填料顆粒和表面干凈的纖維。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，因而也將影響所回收碳纖維的實(shí)際應(yīng)用范圍。
超/亞臨界流體法：超/亞臨界流體是指溫度及壓力處于臨界點(diǎn)或其附近的流體。流體在超/亞臨界狀態(tài)下，密度、黏度、溶解度、熱容量、介電常數(shù)、化學(xué)活性等性質(zhì)發(fā)生急劇變化。利用流體在超臨界條件下具有高活性，強(qiáng)溶解性，優(yōu)異的流動(dòng)性、滲透性、擴(kuò)散性等性質(zhì)，對(duì)聚合物基復(fù)合材料進(jìn)行降解。這種方法能夠很好的保留原始碳纖維的力學(xué)性能，但樹(shù)脂基體殘留較多，存在分離不徹底的問(wèn)題。
碳纖維材料
3. 能量回收
即焚燒處理。廢棄物通過(guò)焚燒處理，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為熱能或其他能力加以利用的方法。工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低。但是燃燒產(chǎn)生的氣體及灰分的處理易造成環(huán)境污染。且復(fù)合材料的燃點(diǎn)較高，需要油、煤等引燃和助燃，造成資源浪費(fèi)。
4. 其他回收方法及發(fā)展?fàn)顩r
其他方式回收方法及現(xiàn)狀
三、主要碳纖維回收企業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀
1. 碳纖維再生工業(yè)公司
碳纖維再生工業(yè)公司（CFRI）創(chuàng)立了熱解法由廢CFRP回收碳纖維的獨(dú)有技術(shù)，其特點(diǎn)是以廢料燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱分解氣作為碳纖維回收工程的熱源，從而可比以往的方法節(jié)約6成的能源，而所回收的碳纖維強(qiáng)度可達(dá)原生碳纖維的80%以上。目前該回收產(chǎn)品已應(yīng)用于汽車部件，可實(shí)現(xiàn)整車減重20%以上。
熱解法回收碳纖維流程
2. 西門(mén)子中央研究院
西門(mén)子中央研究院采用溶劑分解回收的方法，在200℃和水的存在下對(duì)CFRP廢材施壓并進(jìn)行加熱，使其中的樹(shù)脂轉(zhuǎn)化成低相對(duì)分子質(zhì)量的水溶性醇類，從而回收碳纖維。所用溶劑不會(huì)破壞環(huán)境，所需能量比制造新的碳纖維要少得多，而且能回收CFRP中的碳纖維織物或纖維等原形，以便進(jìn)一步加工成新的CFRP制品，并幾乎保留原有的力學(xué)性能。
3. 德國(guó)薩克森紡織研究所（STFI）
STFI從事對(duì)碳纖維和CFRP生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的多種廢料再利用進(jìn)行研究，并將回收的碳纖維應(yīng)用于加工非織造布。其研究的再生碳纖維可充分保持原有特性，并以長(zhǎng)度50～100mm的形式加以利用。同時(shí)該所還開(kāi)展用碳纖維正品與再生碳纖維形成共混網(wǎng)材的技術(shù)研發(fā)，以提高綜合使用性能、耐變形性能和耐破裂強(qiáng)度等。
四、碳纖維回收面臨的技術(shù)難題
廢料的收集、分類、處理困難：廢棄CFRP的來(lái)源與組成復(fù)雜，如果不加分類直接處理就會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量不可控，因此需要加強(qiáng)廢料產(chǎn)生廠家與回收處理廠家之間的合作；
回收碳纖維的質(zhì)量控制：廢料中碳纖維的來(lái)源復(fù)雜，需要建立相應(yīng)的分級(jí)和評(píng)價(jià)方法，對(duì)回收碳纖維進(jìn)行正確的成本和性能評(píng)估，確定適合的市場(chǎng)；
回收碳纖維的再應(yīng)用：回收碳纖維多為短切纖維，利用其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能將作為熱塑性樹(shù)脂的填料是其應(yīng)用的一種，但附加值相對(duì)較低。需要研究開(kāi)發(fā)針對(duì)回收碳纖維具有更高附加值的產(chǎn)品，提高整個(gè)回收過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益。
五、總結(jié)
隨著碳纖維的大量使用，碳纖維復(fù)合材料的回收再利用已成為一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。目前我國(guó)雖然有部分科研院所開(kāi)始了相關(guān)研究，但整體水平與國(guó)外仍有不小差距，且尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作。相信在不久的將來(lái)，碳纖維的回收利用一定會(huì)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，技術(shù)水平追上或趕超其他國(guó)家。
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