4.当前问题与展望
FRP回收的主要问题之一是由于聚合物的积累而产生废物以及污染物。聚合物回收主要采用化学和机械回收策略。然而,在这些回收处理过程中,随着机械和热性能的降低,回收的聚合物表现出性能的退化。聚合物添加剂的掺入包括稳定剂,抗氧化剂、矿物填料、改性剂和增容剂改善了这些FRP的机械特性和热稳定性。
热塑性塑料是轻质结构的首选。基于热塑性塑料的FRP易于再加工、重塑和复制。然而,这些复合材料在结构最大值时表现出较低的机械特性工作温度。此外,这些复合材料没有与液体模塑技术的兼容性产品。含低粘度热塑性塑料的FRP可以由于优异的机械性能、最小的环境影响和易于回收,可用于替代热固性FRPs。FRP包含通过回收制造的热塑性基质表现出不好的粘合强度和润湿性。不同热塑性塑料的处理,包括聚酰胺(PA),聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、ABS、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯(PC)和聚醚酰亚胺(PEI),其工艺将有助于改善材料机械特性。
回收FRP应用于可再生能源和汽车工业。然而由于流程密集、成本等原因,很难从EOL阶段回收FRP。回收的FRP可用于电池外壳、仪表板和保险杠的制造方面。同样FRP由于其优异的机械特性广泛应用在风电领域。复合材料废物主要是通过对故障部件的处理过程产生。根据数据,风力涡轮叶片有超过6%的重量包含FRP,在欧洲,叶片产量到2022年将达到50000吨/年。此外风能叶片产生的废物在接下来的20年内将超过100万吨。与汽车行业类似,回收FRP在风电领域的应用需要进一步探索,以推进FRP废物回收方案的建立。
当前,复合材料回收废物大规模应用受限,其主要原因是由于回收材料性能的限制,不能满足应用的相关需求,另外政府对回收复合材料废物的再利用应用有限。回收技术的前沿研究是探索处理复合材料废物的最佳方法。政府还需要鼓励并为回收行业提供资金支持。此外,还需要开发新型经济可行有效回收CFs和GFs的方法。进一步的需要对这些材料进行研究,以开发液体模塑相容材料、新型可生物降解热固性材料和低粘度热塑性塑料。这必将影响未来的循环经济体系。除此之外,用新型热塑性塑料替代热固性树脂以提高复合材料在各种工程中的应用。最后,预计在未来几年,可用性生物降解材料的热固性树脂和再生纤维将是环境可持续发展的解决方案重点。
5.结论
目前,由于环境问题,人们对可持续发展的环境友好材料产生了极大的兴趣。本文对聚合物复合材料应用产生的环境问题有所担忧。复合材料废物传统上通过焚烧和填埋技术处理,这两种技术都不环保。工业中聚合物复合材料废物处理广泛使用的合理解决方案之一是通过回收技术回收废物。本文重点介绍了聚合物复合材料的回收和再利用的一些研究进展,以及提供如最大循环温度等有关工艺的加工参数。由于这些工艺参数控制着在回收过程中总体能量需求,因此对回收效果的影响显著。此外本文还对回收过程进行了分类。热回收是回收复合材料的最佳方法之一,能够回收合成纤维和环氧树脂。机械回收是最不消耗能量的回收过程,同时回收物的物理性质也能得到保持。在所有发表的回收技术中,聚合物复合材料的化学回收是相对价格最高,工艺最复杂的回收过程。本文意在为不同行业的研究人员关于复合材料废物处理的问题提供相关知识。
此文由中国复合材料工业协会翻译,文章不用于商业目的,仅供行业人士交流,引用请注明出处。