碳纤维复合材料循环利用的重要意义
“新材料之王”碳纤维复合材料应用广泛。然而其复合材料废弃物中的碳纤维却极难回收再利用。本期我们专访上海交通大学化学化工学院副教授、SAMPE中国“复合材料回收再利用专委会”秘书长杨斌女士，与我们一起聊聊回收碳纤维材料的应用与未来。
强度高、超轻、耐高温高压的碳纤维复合材料被喻为“新材料之王”。然而其复合材料废弃物中的碳纤维却极难回收再利用。上海交通大学化学化工学院成功开发了国内第一项拥有完全自主知识产权的碳纤维复合材料废弃物新型裂解回收技术和装备，并已达到具有国际水平的规模化生产能力，填补了国内该领域的空白。
大规模应用的另一面，是碳纤维材料的废弃物处理问题。“昂贵的碳纤维废料被回收和再利用可以减少价值损失，并且可以最大限度地提高碳纤维的环境效益。”杨教授表示。
“首先，碳纤维报废量很大，制造过程中的报废率通常在30%-50%。比如，用于航空业的材料报废率通常为30%。这些原料大多来自高等级预浸碳纤维，回收碳纤维可以再应用于飞机内饰、汽车应用、消费电子产品和体育用品中，为下游的消费者提供更便宜的碳纤维产品。
其次是废料处理困难，碳纤维复合材料主要由碳纤维和热固性树脂复合而成，具有不溶不熔的特性，通过掩埋或者焚烧方法处理，既污染环境、也造成严重的资源浪费，已被法律所禁止。
第三，碳纤维本身具有很高的价值，其本身的生产过制造能耗高达286MJ/kg，是钢的6.4倍，如果不能很好的回收利用，将是严重的资源浪费。”
2017年，我国碳纤维使用量2.4万吨，其中，报废量0.44万吨。按最低价12万元/吨来计算，报废碳纤维价值达到了5.28亿元。2017年全球碳纤维使用量为8.4万吨，其中，报废量2.72万吨，按最低价12万元／吨计算，报废碳纤维价值32.6亿元。每100千克航空碳纤维复合材料废弃物中，就有大约60～70千克的碳纤维，这些碳纤维仍然具有极高的再利用价值，其力学强度有85%以上的保持率、而电、磁、热性能几乎与原有碳纤维相当，可用来重新制备高性能复合材料。
此外，碳纤维复合材料应用市场正处于迅速发展时期，需求年增长率超过了12%，且供不应求。“寻找碳纤维复合材料废弃物的回收并重新利用方式，对保护环境、节能减排、可持续发展具有重要意义。”杨教授说。
