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英国诺丁汉大学开发碳纤维回收新方法 [复制链接]

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据了解,英国诺丁汉大学的一个研究小组目前已经研发出一种回收碳纤维的方法,这种方法将保留几乎100%的纤维性能。该研究小组利用超临界流体的溶解能力,开发了经济实惠的溶剂体系,用于溶解复合材料中的环氧树脂,从而分离出单一形式的碳纤维而不破坏它们的长度。

  目前,一些回收碳纤维的商业可行办法,如高温分解法、微波辐射法(用于加强高温分解)及流化床法,可以进行碳纤维回收,但是这些方法会导致纤维长度变短,纤维档次降低,最终导致纤维性能的降低。该小组研究了超临界水、二氧化碳还有一些有机溶剂包括乙醇、甲醇和丙酮,最后选用了丙醇这种价格实惠的短链醇,丙醇在正常状态下就能溶解树脂。在适度的压力(2~7兆帕)下,丙醇可以进入超临界状态,需要的温度较高为200℃~450℃。而水达到临界点需要22.1兆帕的压力和374℃的高温。乙醇和甲醇在溶解玻璃纤维复合材料中的聚酯树脂时很有效,但不能很好的溶解环氧树脂。试验结果表明,回收的碳纤维具有很高的强度和刚度,是原始强度和刚度的99%。不过直到目前,这些实验都还只是实验室内进行操作。

  因全球使用量的逐步增加,碳纤维回收被多个国家提上议事日程。碳纤维增强塑料(CFRP)复合材料最初被用于航空航天、汽车比赛及高端体育用品领域,目前这种材料正逐渐应用到许多新的制造领域中。根据相关报告,过去5年中全球碳纤维市场一直以两位数字增长,未来虽然增幅可能放缓但增长态势还将持续,产值将从2008年的15亿美元增长到2014年的25亿美元。
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从世界范围内看,处理使用寿命结束的复合材料结构仍然比较困难。虽然垃圾填埋场仍然是最便宜的选择,但大多数欧盟成员国2004年都颁布了法律,禁止复合材料的填埋处理,因为碳热固性材料是非降解的,它们将引起健康和安全风险。同时,直接废弃碳纤维复合材料也不经济实惠。因此各国对碳纤维回收新方法都高度关注。碳纤维回收具有三重环境效益:阻止了碳纤维使用一次后就被填埋的浪费;使用回收碳纤维制作的部件还可以进行多次回收;回收过程本身大大减少了能源消耗。
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