不同聚合物及其复合材料回收再利用技术的发展趋势（四）

3.聚合物复合材料的再利用

风能和航空制造业每年可生产200万吨的FRP。航空业是可回收的大量复合废物的来源。福克航空公司正在努力开发回收技术，以获得高质量的CF。此外，聚合物复合材料的再利用只能进行一定次数的循环，这取决于这些材料中的各自组分。欧盟废物管理层级示意图如图13所示。

图13：欧盟废物管理层级示意图

再生聚合物可用于生产木塑复合材料（WPC）。这些复合材料具有优异的尺寸稳定性、刚度、强度和耐腐蚀性。Xing等人鼓励重复使用聚合物复合材料，将乙酸作用于碳纤维增强塑料废料上。进行热压操作后使CFRP废料膨胀变软，这些CFRP可以很容易地切成长条、大薄片或其他定制形状，因此可被用于许多结构制造（如图14所示）。此外，在回收过程中可以保持材料的物理和机械性能，新制备的CFRP板的弯曲强度可以与原始CFRP板相当。

图14：膨胀CFRP制品的再利用方法

Yang等人开发了石墨增强再生高密度聚乙烯（HDPE）的复合材料。研究进一步报告了优化石墨和HDPE混合物的各组分含量并比较其热性能。HDPE、PP和LDPE可用于制成圆柱形部件。在另一个研究表明，Ahmadinia等人通过回收利用制定了一项关于回收塑料瓶废料的高效益方法，并将这些回收物用作增强介质。结果表明，添加PET回收物显著改善了材料的机械性能。

在一些国家，利用CF开发双轴转向架应用在铁路制造方面。利用回收的CF不仅有助于环保，同时也使转向架的成本最小化。然而，回收物的机械性能尤其是抗疲劳性的影响仍需要研究。

增材制造（AM），由于其分布式的制造能力可以实现零浪费制造，可通过AM的循环经济方法回收3D打印复合材料产品。大多数研究者采用复合材料/聚合物原料丝制造3D打印复合材料产品，复合材料的回收利用包括金属/塑料、塑料/塑料、陶瓷/塑料和纤维/塑料。赞德等人和Domingues等人[217]在PET/PP/PS和轮胎废料/PP回收方面取得了进展。类似地，Singh等人通过回收3D打印产品中的聚乳酸（PLA）、丙烯腈层开发苯乙烯（ABS）和高抗冲聚苯乙烯（HIPS）评估其结构性能。此外，研究使用这些回收物和原始材料进行3D打印有助于评估这些材料的最佳配比，这将最终帮助开发使用含再生塑料的高质量复合材料。

Pan等人研究了利用长丝挤出将粉末转化为再生HDPE/PP中Fe、Cr、Si和Al的掺入量对材料的影响。结果表明，CrFeSi或AlFeSi的掺入量为1%时，显著改善了HDPE/PP长丝的机械特性和界面相容性。同样，在回收塑料中掺杂Fe颗粒，为材料无损检测的应用提供了可能。

使用Al₂O₃/SiC增强塑料废料制造陶瓷/塑料复合材料在模具制造中具有应用的潜力。类似地，通过对再生HDPE、PA、ABS和LDPE的流变性能研究，验证陶瓷/塑料长丝的适用性。

使用回收的纳米纤维进行复合材料的3D打印也是促进循环经济方法的技术之一。木材残渣、香蕉、椰子等天然再生纤维被转化为3D打印的复合原料的研究已有报道，这表明农业废弃物的回收利用为环境可持续发展提供了一种可行的解决方案。

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