碳纖維復合材料循環(huán)利用的重要意義

“新材料之王”碳纖維復合材料應用廣泛。然而其復合材料廢棄物中的碳纖維卻極難回收再利用。本期我們專(zhuān)訪(fǎng)上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副教授、SAMPE中國“復合材料回收再利用專(zhuān)委會(huì )”秘書(shū)長(cháng)楊斌女士，與我們一起聊聊回收碳纖維材料的應用與未來(lái)。

強度高、超輕、耐高溫高壓的碳纖維復合材料被喻為“新材料之王”。然而其復合材料廢棄物中的碳纖維卻極難回收再利用。上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院成功開(kāi)發(fā)了國內第一項擁有完全自主知識產(chǎn)權的碳纖維復合材料廢棄物新型裂解回收技術(shù)和裝備，并已達到具有國際水平的規?；a(chǎn)能力，填補了國內該領(lǐng)域的空白。

大規模應用的另一面，是碳纖維材料的廢棄物處理問(wèn)題?！鞍嘿F的碳纖維廢料被回收和再利用可以減少價(jià)值損失，并且可以最大限度地提高碳纖維的環(huán)境效益?！睏罱淌诒硎?。

“首先，碳纖維報廢量很大，制造過(guò)程中的報廢率通常在30%-50%。比如，用于航空業(yè)的材料報廢率通常為30%。這些原料大多來(lái)自高等級預浸碳纖維，回收碳纖維可以再應用于飛機內飾、汽車(chē)應用、消費電子產(chǎn)品和體育用品中，為下游的消費者提供更便宜的碳纖維產(chǎn)品。

其次是廢料處理困難，碳纖維復合材料主要由碳纖維和熱固性樹(shù)脂復合而成，具有不溶不熔的特性，通過(guò)掩埋或者焚燒方法處理，既污染環(huán)境、也造成嚴重的資源浪費，已被法律所禁止。

第三，碳纖維本身具有很高的價(jià)值，其本身的生產(chǎn)過(guò)制造能耗高達286MJ/kg，是鋼的6.4倍，如果不能很好的回收利用，將是嚴重的資源浪費?！?/p>

2017年，我國碳纖維使用量2.4萬(wàn)噸，其中，報廢量0.44萬(wàn)噸。按最低價(jià)12萬(wàn)元/噸來(lái)計算，報廢碳纖維價(jià)值達到了5.28億元。2017年全球碳纖維使用量為8.4萬(wàn)噸，其中，報廢量2.72萬(wàn)噸，按最低價(jià)12萬(wàn)元／噸計算，報廢碳纖維價(jià)值32.6億元。每100千克航空碳纖維復合材料廢棄物中，就有大約60～70千克的碳纖維，這些碳纖維仍然具有極高的再利用價(jià)值，其力學(xué)強度有85%以上的保持率、而電、磁、熱性能幾乎與原有碳纖維相當，可用來(lái)重新制備高性能復合材料。

此外，碳纖維復合材料應用市場(chǎng)正處于迅速發(fā)展時(shí)期，需求年增長(cháng)率超過(guò)了12%，且供不應求?！皩ふ姨祭w維復合材料廢棄物的回收并重新利用方式，對保護環(huán)境、節能減排、可持續發(fā)展具有重要意義?！睏罱淌谡f(shuō)。