【复材资讯】碳纤维复合材料（CFRP）的绿色回收利用

前言

碳纤维被业界誉为“材料之王”“黑色黄金”。它具有重量轻、强度高和耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空、航天、能源、交通、风电叶片、建筑桥梁、军用装备等领域，是国防军工和民用生产生活的重要材料。

碳纤维复合材料

近年来，随着碳纤维产业进入快速发展期，碳纤维复合材料应用量不断增加，生产过程中产生的废料也越来越多。业内专家指出，碳纤维产业链的各个环节都会产生废弃物，仅生产制造过程中的报废率就高达30%～50%。而且CFRP很难修理，即使一部分损坏也会被废弃。由于碳纤维复合材料在自然条件下不能降解，大量的废品和废料只能进行填埋。据统计，仅2018年全球碳纤维使用量就达到9.26万吨，其中，报废量为3.03万吨。这样不仅会对环境造成污染，也是对资源的极大浪费。

废弃的CFRP

常温CFRP分解回收技术

研究团队开发了一种在低温下可简单分解CFRP的技术。在溶液中浸泡CFRP的话，短时间就可以将碳纤维与树脂分离，同时可以将树脂原料回收再利用。这项将难以处理的CFRP再次返回到原料，并能全部循环再利用的技术可以说是一项革命性的新技术。这项技术的启发来自于人体内发生的氧化还原反应的结构。

CFRP强大的原因在于碳纤维和塑料的组合。碳纤维不容易断，很结实，但是很容易弯曲。如果用树脂将碳纤维粘合，就会成为兼具轻量和强度的优秀材料，实现惊人的强度的碳纤维和塑料的强有力的结合，但相反，这也是循环再利用大的障碍。

CFRP使用的热固性塑料，一旦凝固，分解非常困难，只能通过长时间燃烧或填埋处理。之前有使用可以破坏CFRP内S-S键的药剂巯基乙醇进行回收，但是药剂毒性太强，既不安全也不环保。

研发团队把目光转向了一种天然生物材料，将该生物材料用水溶解后，再加入有机溶剂，将CFRP放入其中，常温下搅拌数小时后，CFRP中的树脂被溶解到液相中。其原理是利用了生物结构材料的性质，将CFRP中S-S键进行了重组，替换掉树脂中的S-S键，分解后的树脂溶解在有机溶剂中。

通过替换掉CFRP中的S-S键实现分解

将CFRP浸渍在溶剂中→搅拌后3小时→树脂完全溶解，碳纤维被完全分离出来→CFRP分解后的溶液

结束语

在不使用有害制剂的情况下，只需在溶液中加入生物材料就可以分解坚固的CFRP并进行再利用的这一技术，有望成为节能、环保时代CFRP普及的关键所在。

文章来源：材料委天津院

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原标题：《【复材资讯】碳纤维复合材料（CFRP）的绿色回收利用》

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