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據了解,航空航天工業是碳纖維的最大消費市場,碳纖維使用量占總使用量的21%。根據Lucintel公司的一份報告,過去5年中全球碳纖維市場一直以兩位數字增長。處理一個使用壽命結束的復合材料結構變得非常困難。雖然垃圾填埋場仍然是最便宜的選擇,但大多數歐盟成員國2004年都頒布了法律,禁止復合材料的填埋處理。填埋處理不是好的選擇,因為,碳熱固性材料是非降解的,而且它們將引起健康和安全隱患。
碳纖維回收是由政府研究獎勵因素驅動的,也是由制造商渴望擁有綠色制造工藝和產品的愿望驅動的。一些回收碳纖維的商業可行辦法,如高溫分解法、微波輻射法(用于加強高溫分解)及流化床法,可以進行碳纖維回收,但是這些方法會導致纖維長度變短,纖維降級,最終導致纖維性能的降低。
據專家介紹,英國諾丁漢大學的一個研究小組已經研發出一種回收碳纖維的方法,這種方法將保留幾乎100%的纖維性能。一種經濟實惠的溶劑體系已經被開發出來,用來溶解復合材料中的環氧樹脂,從而分離出單一形式的碳纖維,而不破壞它們的長度。該研究小組利用了超臨界流體的溶解能力,這些超臨界流體為一類在其他行業已被證明有效的溶劑。
科學家們研究了超臨界水、二氧化碳還有一些有機溶劑包括乙醇、甲醇和丙酮,最后選用了丙醇——一種價格較低的短鏈醇,這種醇處在正常狀態就很適合用于溶解樹脂。選用醇是非常好的,因為它們只需要適度的壓力(2~7兆帕)就可以進入超臨界狀態,盡管需要溫度較高,為200℃~450℃。與水相比這種醇更便于他們使用,水需要22.1兆帕的壓力和374℃的高溫來達到臨界點。
另外,乙醇和甲醇在溶解玻璃纖維復合材料中的聚酯樹脂時很有效,但不能很好的溶解環氧樹脂,丙醇(正丙醇)卻可以順利地分解環氧樹脂。試驗結果表明,回收的碳纖維具有很高的強度和剛度,是原始強度和剛度的99%。
目前為止,這些實驗只是在實驗室內進行操作,還需要投入更多的研究才能使這一過程商業化。
據專家介紹,碳纖維回收具有三重環境效益:阻止了碳纖維使用一次后就被填埋的浪費;同時,使用回收碳纖維制作的部件也是可回收的,因為碳可以保留原始性能中重要的一部分,即便是在二次利用后也是如此;此外,回收過程本身就已經大大減少了能源消耗。
碳纖維回收是由政府研究獎勵因素驅動的,也是由制造商渴望擁有綠色制造工藝和產品的愿望驅動的。一些回收碳纖維的商業可行辦法,如高溫分解法、微波輻射法(用于加強高溫分解)及流化床法,可以進行碳纖維回收,但是這些方法會導致纖維長度變短,纖維降級,最終導致纖維性能的降低。
據專家介紹,英國諾丁漢大學的一個研究小組已經研發出一種回收碳纖維的方法,這種方法將保留幾乎100%的纖維性能。一種經濟實惠的溶劑體系已經被開發出來,用來溶解復合材料中的環氧樹脂,從而分離出單一形式的碳纖維,而不破壞它們的長度。該研究小組利用了超臨界流體的溶解能力,這些超臨界流體為一類在其他行業已被證明有效的溶劑。
科學家們研究了超臨界水、二氧化碳還有一些有機溶劑包括乙醇、甲醇和丙酮,最后選用了丙醇——一種價格較低的短鏈醇,這種醇處在正常狀態就很適合用于溶解樹脂。選用醇是非常好的,因為它們只需要適度的壓力(2~7兆帕)就可以進入超臨界狀態,盡管需要溫度較高,為200℃~450℃。與水相比這種醇更便于他們使用,水需要22.1兆帕的壓力和374℃的高溫來達到臨界點。
另外,乙醇和甲醇在溶解玻璃纖維復合材料中的聚酯樹脂時很有效,但不能很好的溶解環氧樹脂,丙醇(正丙醇)卻可以順利地分解環氧樹脂。試驗結果表明,回收的碳纖維具有很高的強度和剛度,是原始強度和剛度的99%。
目前為止,這些實驗只是在實驗室內進行操作,還需要投入更多的研究才能使這一過程商業化。
據專家介紹,碳纖維回收具有三重環境效益:阻止了碳纖維使用一次后就被填埋的浪費;同時,使用回收碳纖維制作的部件也是可回收的,因為碳可以保留原始性能中重要的一部分,即便是在二次利用后也是如此;此外,回收過程本身就已經大大減少了能源消耗。
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