碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。

隨著航空航天、汽車工業(yè)、風(fēng)電葉片等行業(yè)的發(fā)展，全球碳纖維的需求量也與日俱增。有資料顯示，到2020年，碳纖維需求量將達(dá)到10萬噸，有72%將會去往汽車、風(fēng)電等工業(yè)領(lǐng)域。

而碳纖維復(fù)合材料多采用熱固性聚合物（環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂等）作為基體樹脂，其固化成型后形成三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無法再次模塑或加工，難以處理。

隨著碳纖維復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，各行業(yè)產(chǎn)生的大量廢棄碳纖維成為阻礙碳纖維應(yīng)用和發(fā)展的重要問題，開發(fā)低成本、綠色化廢棄碳纖維復(fù)合材料回收及再利用技術(shù)刻不容緩。

碳纖維復(fù)合材料（CFRP）的回收方法

主要有三類：物理回收、能量回收及化學(xué)回收。物理回收法主要是將廢棄CFRP破碎成顆?；蚰肽コ煞勰┲苯佑米魈盍匣蛱砑拥戒伮凡牧?、水泥中，這種方法處理方式簡單、成本較低，但得到的大多數(shù)是低價(jià)值的再生產(chǎn)品，對于含有高價(jià)值碳纖維的CFRP來說并不適用。

能量回收是通過焚燒CFRP廢棄物中的有機(jī)物并利用其能量的方法，該回收方法工藝簡單，但是CFRP廢棄物在焚燒過程中會釋放有毒氣體，造成二次污染。

化學(xué)回收法既能得到高價(jià)值的碳纖維，又能將樹脂作為材料或能量回收，是最適合處理廢棄碳纖維復(fù)合材料的方法?；瘜W(xué)回收法依據(jù)是是否采用介質(zhì)，主要包括熱解法和溶劑分解法。

一、高溫?zé)峤夥?/span>

熱解是利用高溫將復(fù)合材料中的樹脂分解成有機(jī)小分子從而回收碳纖維的方法，依據(jù)反應(yīng)氣氛、反應(yīng)器和加熱方式的不同分為熱裂解、流化床、真空裂解及微波裂解等方法。熱裂解法不使用化學(xué)試劑，易于進(jìn)行工業(yè)化放大，也是世界上唯一實(shí)現(xiàn)CFRP回收商業(yè)化運(yùn)營的方法。流化床法是指在流化床反應(yīng)器中通入氧氣或空氣，反應(yīng)溫度控制在450~550℃使樹脂分解，得到的回收碳纖維在氣旋作用下流動并與金屬分離，樹脂分解產(chǎn)生的氣體被重新作為燃料補(bǔ)充流化床運(yùn)轉(zhuǎn)過程中耗費(fèi)的能量。英國諾丁漢大學(xué)的皮克林團(tuán)隊(duì)在流化床反應(yīng)器中回收廢棄的纖維復(fù)合材料方面做了大量的工作。流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度比熱裂解更均勻，更易控制，它可以處理含污染物較多的廢棄CFRP，同時回收的纖維表面沒有積炭殘留，但纖維長度和力學(xué)性能損失嚴(yán)重。

二、溶劑分解法

溶劑法是指利用溶劑和熱的共同作用使聚合物中的交聯(lián)鍵斷裂，分解成低分子量的聚合物或有機(jī)小分子溶解在溶劑中，從而將樹脂基體和增強(qiáng)體分離。根據(jù)反應(yīng)條件和所用試劑不同，溶劑法可以分為硝酸分解法、氫化分解法、超/亞臨界流體分解法、常壓溶劑分解法和熔融鹽法。

硝酸法利用了硝酸的強(qiáng)氧化性和強(qiáng)酸性，可以在低于100℃的低溫分解CFRP，得到的碳纖維表面干凈無積炭殘留，碳纖維力學(xué)性能損失不大，但處理時間較長，操作危險(xiǎn)性比較高，同時會產(chǎn)生一些氮氧化物氣體。超/亞臨界流體法是指利用溶劑在超/亞臨界狀態(tài)下的擴(kuò)散和溶解能力將CFRP廢棄物的樹脂基體分解，從而得到干凈的碳纖維的方法。這種方法能夠很好地保留原始碳纖維的力學(xué)性能。常壓分解法是指在常壓條件下采用溶劑將復(fù)合材料中的樹脂基體降解，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。它避免了高壓反應(yīng)頻繁操作的問題，工藝簡便，有利于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

碳纖維復(fù)合材料回收存在的問題

廢棄物回收和再利用的工藝技藝還不十分成熟，大多數(shù)新研制的工藝技術(shù)仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)還需要做很多工作。

廢棄物的收集、分類、處理困難：廢棄CFRP的來源與組成復(fù)雜，如果不加分類直接處理就會造成產(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：廢料中碳纖維的來源復(fù)雜，需要建立相應(yīng)的分級和評價(jià)方法，對回收碳纖維進(jìn)行正確的成本和性能評估，確定適合的市場。

回收碳纖維的再應(yīng)用：目前雖然已建有回收碳纖維復(fù)合材料的公司并可生產(chǎn)再生纖維，但其生產(chǎn)的再生碳纖維的利用還受到各種因素的限制，如其力學(xué)性能不穩(wěn)定就難以為用戶接受，也難以在性能要求高的零部件上使用。