碳纤维增强聚合物基复合材料回收再利用现状

优异性能的碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRPs)在各领域的快速应用发展给复合材料废弃物的回收带来了挑战,尤其是碳纤维增强热固性复合材料.为有效回收碳纤维增强复合材料,促进复合材料产业的可持续发展,本文从多个角度对废弃CFRPs回收再利用研究现状进行综述,包括各回收工艺技术特点、应用领域及可降解树脂实现回收CFRPs的...     

化工新型材料

<正>美国佐治亚理工学院开发碳纤维回收新方法碳纤维复合材料中的基体环氧树脂很难溶解,因此很难实现碳纤维的回收再利用,造成了资源浪费。据报道,最近,佐治亚理工学院的研究人员发现了一种碳纤维回收新方法,几乎可以将某些热固性碳纤维复合材料中的碳纤维100%回收再利用。这种新方法是将复合材料浸泡在乙醇溶剂中,使包裹在碳纤维周围的环氧树脂缓慢溶解。树脂溶解之后,碳     

生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展

环氧树脂是目前应用最为广泛的热固性树脂之一,其固化后会形成不溶、不熔的高度交联的三维网络结构,从而导致树脂及其碳纤维复合材料的降解困难而且难以再加工,造成了严重的资源浪费与环境污染。采用可再生生物质原料制备生物基可降解环氧树脂及其碳纤维复合材料,在缓解能源危机、减轻环境污染和实现资源再利用上具有重要意义。综述了生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展,主要包括含有热或化学不稳定键的可降解环氧树脂的合成、性能、降解机理及其碳纤维的无损回收,并总结了其优缺点。     

利用均匀设计法优化废弃热固性碳纤维复合材料热解工艺

为确定废弃热固性碳纤维复合材料(CF/EP复合材料)热解反应的实验条件,在自制的管式热解反应器中进行CF/EP复合材料热解试验,考察了热解过程及主要影响因素。结果表明:热解终温、升温速率和保温时间等实验条件对废弃热固性碳纤维复合材料热解产率影响较大,通过均匀设计及回归分析法确定了最佳热解操作条件:热解终温515℃,保温时间10min和升温速率18℃/min。在该条件下进行验证性实验,并将回收的碳纤维表面性能与原纤维进行比较,表明均匀设计优化所得结果准确可靠。     

技术创新

<正>美国华盛顿州立大学研发高效回收碳纤维技术据美国华盛顿州立大学消息,该校机械与材料工程学院教授Jinwen Zhang领导的科研小组最近研究出一种碳纤维回收新技术。该团队用弱酸作为催化剂,利用含该催化剂的液态乙醇在相对低温下对热固性材料进行分解。为取得更好的分解效果,研究人员在实验过程中对材料进行升温,使含有催化剂的液体能够更好的浸入复合材料内部,破坏其中已经固化的复杂结构。Zhang教授利     

再生短碳纤维湿法取向技术及其增强性能分析

碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料具有力学性能优异、质量轻、耐腐蚀等特点,但成本高、废弃物环境影响大等问题制约了其进一步应用.现有方法回收的再生碳纤维(RCF)多为蓬松状的短纤维束,纤维互相缠绕,其优异的力学性能难以得到充分的利用.采用湿法纤维取向技术对不同长度的RCF进行重新取向排布,得到了相应的取向纤维毡,并用...     

消息报道

宁波材料所复合材料绿色回收研究获进展热固性树脂及其复合材料是一类综合性能优异的材料,广泛应用于航天、航空、工业、民用等领域。但是由于热固性树脂固化之后形成不溶不熔的三维氥网状交联结构,使其处理和再循环利用非常困难。近年来,随着我国大飞机、新能源、轨道交通等新兴行业的发展,热固性树脂基复合材料的应用领域不断拓展,其回收问题也越来越突出。国内外许多研究机构已纷纷提出了相关的课题,对其回收问题进行研究。目前报道的方法往往需要苛刻的条件,且每种方法都有其缺陷,没有哪一种方法能适用所有复合材料的回收,因此必须寻找新的解决方案。     

热固性树脂及其复合材料的升级回收新方法

作为一种再生资源,废旧热固性树脂及其复合材料的回收利用成为研究者关注的热点.由于回收难度大,目前其处理方式主要以填埋和焚烧为主,造成了严重的环境污染和资源浪费.在现有的热固性树脂及其复合材料的回收方法中,物理回收简单高效,易于工业化推广,但回收产品性能较差且附加值较低;化学回收能够从废弃树脂中回收单体、 低聚物或者增值...     

工业用环氧树脂及其复合材料的闭环回收再制造

环氧树脂基碳纤维增强复合材料因其优异的力学、热学性能已广泛应用于航天航空等领域。环氧树脂由三维共价交联网络组成，难以被降解。工业中通常需高温(300～800℃)、高压(3～27 MPa)等严苛环境或有毒催化剂来破坏树脂基体，以回收复合材料废弃物中昂贵的碳纤维，这一过程往往会造成纤维性能的严重损失。本文利用环氧树脂与醇溶剂之间的动态键交换反应，将工业中常用的高性能环氧树脂降解为低聚物，降解条件温和(200℃、0 MPa)，且无需额外催化剂。通过树脂降解，回收得到结构完整的碳纤维织物，其强度保持在94%以上，可继续用于制备复合材料。将低聚物作为反应物制备新的环氧树脂，称为再制造环氧树脂。当再制造环氧树脂中低聚物的含量为20wt%时，其强度与原环氧树脂相当，而断裂伸长率提高了20%。用再制造环氧树脂制备碳纤维复合材料，其强度与原环氧基复合材料相当，同时断裂伸长率提高了50%。本文实现了工业用环氧树脂及其复合材料从制造到回收到再制造过程，即闭环回收再制造。同时，本文新提出了一种绿色、简单、有效的环氧树脂增韧方法。     

聚合物基碳纤维复合材料废弃物的几种处理方法分析

从环保和可持续发展角度出发,并结合我国碳纤维(CF)生产与使用实际情况,对聚合物基碳纤维复合材料(CFRP)废弃物处理必要性作了较为详尽的阐述。根据CFRP废弃物种类,提出了机械材料再循环法、材料再循环与能量回收法、能量回收焚烧法三种可行处理方法,并从处理费用、环境影响、替代用途三方面对多种处理方案进行了合理评估。综合考虑处理环境影响、经济效益及替代物使用性能等因素,材料再循环与能量回收法为处理CFRP废弃物最合适的方法。此外,为推进其后期处理工作的顺利进行,还从内部、外部因素两方面提出相关建议。     

甘肃省包装废弃物绿色回收体系的法制构建路径探析

包装废弃物绿色回收体系内涵丰富,构建包装废弃物绿色回收体系意义重大。国内外包装废弃物绿色回收立法尚需健全完善。甘肃省包装废弃物绿色回收体系的法制构建路径涵盖健全完善包装废弃物绿色回收立法、健全完善包装消费前回收再利用制度、健全完善包装消费中回收再利用制度和健全完善包装消费后回收再利用制度等多个领域。     

热固性聚合物基复合材料自修复技术研究进展

聚合物基复合材料修复技术的发展对于复合材料使用可靠性和使用寿命的提高具有积极的作用.根据热固性聚合物基复合材料自修技术最新研究情况,介绍了利用中空纤维、微胶囊、热塑性粒子、热修复等修复热固性聚合物基复合材料技术.     

影响碳纤维增强复合材料摩擦系数的因素

本研究对碳纤维的体积比、分布方向及温度对增强热固性环氧树脂摩擦系数的影响作了试验及分析讨论 ,结果表明 ,碳纤维加入后可显著降低复合材料的摩擦系数 ,随碳纤维加入方式不同 ,碳纤维对摩擦系数的影响作用也不同     

退役风电叶片资源化利用技术研究进展

风力发电因其清洁、高效、可再生等优点,成为我国能源发展战略行动计划的重要一环,我国已成为全球风电装机规模最大的国家。随着风电机组退役潮的到来,退役风电叶片(Retired wind turbine blades,RWTB)成为我国急需解决的大型固体废弃材料。风电叶片主要由玻璃纤维/碳纤维/植物纤维增强复合材料制备而成,传统处理方式主要为填埋和焚烧,不仅造成大量资源浪费,而且导致环境污染。对RWTB的资源化和高值化利用已成为国家高度关注的研究热点。本文简述了国内外风电装机规模及RWTB的发展规模,综述了风电叶片的现有回收技术(机械回收、热解回收、化学回收)及RWTB的回收应用现状,总结分析了各类回收技术及应用领域的优缺点。对RWTB的回收技术及应用前景进行了分析展望,提出“多措并举”的梯级利用及尽可能避免出现二次废弃物的“高效规范全利用”是RWTB回收利用技术重要的研究方向。     

上浆剂对碳纤维复合材料界面结合影响的研究进展

简要介绍了各种热固性和热塑性上浆剂,重点是综述上浆剂对碳纤维复合材料界面性能的影响及其相关机理。上浆剂对碳纤维复合材料界面的影响依赖于在纤维表面的附着量,上浆剂对碳纤维/树脂界面的增强机理主要为,通过碳纤维表面附着的上浆层,提高与基体树脂间的相容性。     

德国开发出碳纤维回收再生技术

昂贵的碳纤维作为新型复合材料已被应用在航空航天、高级汽车等尖端产品领域,但其回收再生技术一直是个难题。据报道,德国专家近日开发出一种新工艺,有望实现碳纤维的二次利用。     

碳纤维复合材料界面结构的形貌与尺寸的表征

为了准确测定碳纤维增强树脂基复合材料界面结构的形貌和尺寸, 本文中介绍了一种原位纳米力学动态模量成像技术, 并采用该方法对碳纤维增强热固性树脂基复合材料进行了测试, 对该技术在界面结构测试上的参数设置、 数据处理方法以及适用性等方面进行了分析。研究表明, 该方法的横向分辨率可以达到纳米尺度, 适于测量界面尺寸在纳米级别的碳纤维复合材料界面形貌与尺寸。对于碳纤维/环氧树脂和碳纤维/双马树脂体系, 界面区的储能模量呈梯度变化, 根据储能模量成像图的统计分析可得到界面的形貌和厚度。所得界面平均厚度在100nm左右, 横截面上界面形貌呈不均匀的“河流状”, 并与碳纤维表面形貌相似。      

表面改性自金属化技术制备表面导电热固性聚酰亚胺复合材料

采用碱刻蚀/离子交换的方法对碳纤维增强热固性聚酰亚胺基复合材料进行了表面自金属化,制备了表面覆银导电聚酰亚胺复合材料。表征了聚酰亚胺复合材料表面酰亚胺五元环开环程度随碱液刻蚀条件的变化,研究了碱液刻蚀、酸洗、离子源和离子交换时间对复合材料表面导电性和力学性能的影响。当碱液刻蚀5 h、离子交换9 h时,热固性聚酰亚胺复合材料表面方块电阻可达0.26 Ω·sq?1,且基本力学性能得到保持。      

废旧塑料在复合材料领域中回用技术的研究进展

介绍了国内外废旧塑料现状以及废旧塑料在复合材料领域利用新进展,综述了废旧塑料在植物纤维/废旧塑料复合材料、废纸/废塑料复合材料、木塑复合发泡材料、可生物降解塑料复合材料及其他复合材料领域的再利用技术新进展,并分析了废旧塑料在复合材料领域回收再利用技术的发展趋势,提出应进一步探讨不同种类废旧塑料对复合材料力学性能及植物纤维/废旧塑料界面相容性的影响。     

碳纤维树脂基复合材料及成型工艺与应用研究进展

目的 碳纤维树脂基复合材料的可设计性和性能优越性使得碳纤维及其树脂基复合材料的应用范围不断拓展.文章简述了碳纤维的性能、发展和分类,研究碳纤维树脂基复合材料的性能影响因素、成型工艺及应用领域,探索其未来研究的发展方向.方法 采用文献调研法,梳理和汇总国内外关于碳纤维树脂基复合材料的制备及应用研究,分析国内外关于其性能影响因素、成型工艺和应用领域的研究进展.结论 碳纤维树脂基复合材料性能受碳纤维含量、基体和碳纤维界面结合性能等因素的影响.国内碳纤维树脂基复合材料的成型技术主要以传统成型工艺为主,不同性能要求和结构特点的构件采用不同成型工艺.应用范围从航空航天、军工领域不断拓展至民用领域,生产制备的高效能化和低成本化是其未来发展方向.此外,环境问题及碳纤维的回收利用是未来碳纤维及其复合材料应用的关键问题.