碳纖維復(fù)合材料的回收再利用，是近幾十年來被世界各家碳纖維企業(yè)競相研究的課題，針對(duì)熱固性碳纖維復(fù)合材料廢料的回收處理方式在之前的文章中有過介紹，如機(jī)械處理、熱處理和化學(xué)試劑處理等。本文中智上新材將結(jié)合國外的論文資料，介紹針對(duì)熱塑性碳纖維復(fù)合材料廢料回收處理的幾種新型方式。這些處理方式方法不僅停停留在實(shí)驗(yàn)階段，有的已經(jīng)在歐洲碳纖維產(chǎn)業(yè)中實(shí)際使用，不妨來詳細(xì)了解一下。
　　
 
　　熱塑性碳纖維復(fù)合材料回收的新型方式解析
　　
　　1、電碎裂處理：該方式是通過脈沖放電粉碎碳纖維復(fù)合材料，最初該方式開發(fā)應(yīng)用于從采礦巖石中提取晶體和寶石。電碎裂處理過程中，將碳纖維復(fù)合材料先放置在裝有水和兩個(gè)電極的容器中，在電極之間產(chǎn)生的高壓電脈沖 (50~200 kV) ，脈沖電壓將材料破碎成更小的碎片。電碎裂處理可以與傳統(tǒng)的機(jī)械處理方式對(duì)比，脈沖電壓引發(fā)的破碎效果更好，可以產(chǎn)生更長、更清潔的纖維部分，但也存在一些劣勢(shì)，如電碎裂的時(shí)間較長，能源消耗更大，而且可能對(duì)碳纖維造成一定的損傷，因此大規(guī)模應(yīng)用的價(jià)值偏低。
　　
 
　　2、TPC循環(huán)回收處理：該處理方式由歐洲TPAC（熱塑復(fù)合材料應(yīng)用中心）和TPRC （熱塑復(fù)合材料研究中心）牽頭，并與多家工業(yè)企業(yè)合作建立，旨在開發(fā)一種新的回收方式，可在保持碳纖維高機(jī)械性能的同時(shí)，以合理的成本實(shí)現(xiàn)回收，并減少對(duì)環(huán)境造成惡劣影響。該處理方式第一步將碳纖維復(fù)合材料碎解至厘米級(jí)長度薄片，然后同時(shí)以加熱和低剪切的方式混合處理，再將薄片變成面團(tuán)狀，后續(xù)放入等溫模具中進(jìn)行壓縮成型，制成需求的碳纖維制品。TPU循環(huán)處理方式中較多的保留了長纖維，因此機(jī)械性能得以較好的保障。通過不斷的調(diào)整技術(shù)步驟和工藝，回收后的材料（CF/PPS）嘗試用于飛機(jī)旋翼的制造，且已經(jīng)通過飛行測(cè)試。
　　
 
　　3、Thermosaïc®和Thermoprime®處理：該處理方式由法國阿爾薩斯研究中心CETIM-CERMAT開發(fā)并獲得專利，是專門針對(duì)回收熱塑性碳纖維復(fù)合材料的加工工藝。其中Thermosaïc®是通過熱機(jī)械工藝對(duì)TPC制造廢料進(jìn)行重新評(píng)估，Thermoprime®則是與長纖維相關(guān)的再生熱塑性塑料（例如PP或PA）的升級(jí)再造加工。前者是更科學(xué)更環(huán)保的將熱塑性碳纖維復(fù)合材料破碎至理想狀態(tài)，后者是將破碎的碳纖維復(fù)合材料重新聚合，聚合后的熱塑性碳纖維復(fù)合材料將會(huì)得以新生，補(bǔ)償老化和破碎部分的性能損失。目前已經(jīng)有歐洲團(tuán)隊(duì)利用該處理方式，成功的回收了熱塑性CF/PEEK復(fù)合材料，并用于相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。
　　
 
　　4、溶解處理：溶解處理與化學(xué)試劑分解處理并不相同，溶解是指聚合物鏈溶解到溶劑中，而不破壞化學(xué)鍵，該處理方式可以回收基體和全長纖維2個(gè)部分。溶解在氯仿中進(jìn)行72小時(shí)，沉淀步驟可以通過在甲醇中沉淀或通過蒸發(fā)來進(jìn)行，熱重分析法（TGA）證實(shí)，溶解與蒸發(fā)相結(jié)合的能量密集度較低，并且由于避免了不完全沉淀，預(yù)計(jì)可以減少聚合物基質(zhì)的損失。溶解處理中不包括熱處理，因此碳纖維機(jī)械強(qiáng)度受到的影響較小。
　　
 
　　有研究使用溶解處理的方式回收CF/PEI復(fù)合材料，用熱壓機(jī)對(duì)回收材料進(jìn)行熱處理，形成回收的短切織物帶增強(qiáng)熱塑性基體的復(fù)合材料。與原始復(fù)合材料相比，回收復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度僅降低了8%，而拉伸模量相似；利用三點(diǎn)彎曲測(cè)試，觀察到彎曲強(qiáng)度僅降低了10%；掃描電子顯微鏡（SEM）分析表明，碳纖維表面被樹脂牢固地覆蓋，表明纖維和樹脂粘合良好，整體復(fù)合材料的機(jī)械性能保留較完整。
　　
　　5、其他處理方式：將熱塑性碳纖維復(fù)合材料廢料制作成可模制顆粒，并將其與原始熱塑性樹脂混合以通過注塑進(jìn)一步加工來回收，可應(yīng)用于剛性充氣船船體部分。
　　
 
　　使用反向熱成型來回收廢物生產(chǎn)中產(chǎn)生的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料層壓板，主要過程是通過施加熱量（紅外輻射）和壓力，將成型的熱塑性碳纖維部件壓平，獲得熱塑性碳纖維薄板，但該處理方式是有前提的，必須熱塑性碳纖維部件中的碳纖維結(jié)構(gòu)完好無損，否則壓平后的薄板表面會(huì)出現(xiàn)褶皺等問題，影響外觀和性能。
　　
 
　　熱塑性碳纖維復(fù)合材料的回收難度較熱固性碳纖維復(fù)合材料會(huì)低一些，但想要從實(shí)驗(yàn)室階段進(jìn)入批量化生產(chǎn)階段，智上新材認(rèn)為還需要技術(shù)和資金方面的大力支持。熱塑性碳纖維作為更先進(jìn)更有應(yīng)用前景的新型復(fù)合材料，不光要在制備環(huán)節(jié)和應(yīng)用環(huán)節(jié)表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)，同樣也要在回收利用環(huán)節(jié)具備更高的便捷性。