不同聚合物及其复合材料回收再利用技术的发展趋势（三）

2.3.复合材料的热回收

通常，需要在大规模工业中应用的回收工艺必须满足各种条件，例如低能源利用率、最低费用以及回收的材料应与原始材料性能相当等。热回收可用于回收CFRC。在此过程中，复合材料在温度范围控制在350 ^◦C-800^◦C。在此条件下，所有有机废料变为气体，部分变为液体。此外，由于加热使纤维通常被炭污染，因此热回收过程还需要不同的后处理过程。在热回收循环过程中，温度高于350^oC，对于不同的热固性材料，如环氧树脂大分子可以转化为小分子。

另一种热回收技术是利用流化床（FB）有效地用于复合材料的回收。该技术的示意图如图12所示。通过回收复合废料可以获得的短而离散的单丝。最初，该技术用于仅回收GFRP。目前，该技术可应用于CFs和GFs的回收。

图12：流化床热回收工艺示意图

Pender和Yang研究了催化金属对使用FB系统对GF复合材料进行热回收的影响。研究目标是降低GF的热稳定性和热循环温度同时保证复合材料的机械性能。在PRIME 27环氧树脂中加入不同百分比（0、1.5和5wt%）CuO。热重分析（TGA）分析表明当加入5wt%CuO时，环氧树脂完全分解温度降低到60 ^oC。屈服强度，在FB系统内回收粘附GF复合材料后，测试其拉伸强度。结果表明，使用5wt%的CuO时，纤维产率从6%提高到40%，拉伸强度没有显著变化。

Fraisse等人比较了原始材料的纤维层压板和热回收再制造的单向GF热固性复合材料层压板的机械性能。采用Hybon 2026 PPGGFs，添加到Huntsman 1568环氧树脂中以形成原始层压板。层压板的一部分在565℃下加热获得用于重新制造层压板的燃烧纤维。从结果中观察到，由于热处理的致密化，燃烧纤维的密度降低了1%。弹性模量和最大应力分别降低了6%和80%。比较原始层压板和重新制造的层压板的机械性能，发现弹性模量、最大应力和最大应变应力分别降低了15%、91%和90%，究其原因，是因为材料中纤维体积分数降低，硬度增加导致材料脆性增加。

在另一项研究中，Pender和Yang通过使用金属氧化物（CuO、CeO2，以及Co₃O₄），以降低热回收的温度。整合热循环系统中的这些金属氧化物降低了分解所需的能量并增加了纤维残余应力。结果表明，CuO的结果优于其他氧化物，在375℃时导致环氧树脂完全分解。CuO使回收能耗降低40%。此外，CuO金属氧化物还将回收的纤维强度强度提高了20%。

此外，Gopalraj和Karki研究了热回收CF增强和GF增强复合材料的机械性能。回收温度500℃下，CFs和GFs的回收率分别为95–98wt%和80–82wt%。然后通过压缩工艺将这些纤维制成CFRP和GFRP。据观察，约20wt%CFs添加量时，拉伸强度（TS），杨氏模量（YM）和冲击强度（IS）分别提高12%、34.27%和7.26%，而约20wt%的GFs添加量分别使TS、YM和IS增加75.14%、12.23%和116.16%。这些结果表明，利用热回收工艺，可以大量生产CFRP和GFRP，并能顾保持产品结构的完整性。

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