1碳纖維復合材料回收技術

圖1：CFRP回收技術的發展及優缺點

2 rCF新型的回收策略

圖2：制備 rCF/PA6 混紡的梳理工藝

為了減少對紡紗過程中碳纖維（CF）的進一步損傷，Xiao等人報告了卡網碳纖維增強熱塑性（CWT）板材的開發，該板材可直接應用于鑲嵌工藝。該策略涉及將長度為60毫米的CF廢料與具有核殼結構的聚酰胺（PA）纖維混合，其中外殼由聚酰胺6（PA6）-聚乙烯（熔點136°C）共聚物構成，芯材為聚酰胺66（PA66）。混合過程中，CF與PA纖維的混合物以20%、30%和40%的CF體積分數進行配比，隨后通過梳理形成梳理網。在110°C下，通過拉伸和壓延工藝對梳理網進行穩定化處理，過程中基體PA纖維的外層熔化，從而在纖網中生成一定的粘合結構，最終生產出CWT片材。值得注意的是，拉伸過程（30-60%）對CWT片材中短纖維CF的更好對齊起到了關鍵作用。在280°C和5-9 MPa的壓力條件下，采用壓縮成型方法將開發的板材用于面板成型。所得壓縮片材的拉伸模量高達45.6 GPa。CWT中CF含量的增加提升了拉伸強度和模量水平，同時拉伸比的增加也有助于提高主要縱向的拉伸強度。

a） 用于 CF/PA 梳理網熱粘合的部分熔化 PA6 纖維的拉伸和壓延工藝，b） 拉伸工藝對短纖 CF 對準的影響

2）基于 rCF 的非織造布和預浸料

圖 3.a） EGL Carbon Fibre 公司的設備，b） EGL Carbon Fibre 生產的碳纖維/熱塑性無紡布墊

在連續的篩網上，水分形成了片狀結構。為了提升纖維在溶液中的分散效果及優化無紡布的處理流程，混合物中特別引入了羧甲基纖維素（CMC）。隨后，無紡布歷經環氧樹脂的雙重壓縮與傳遞模塑（RTM）工藝處理。本項研究揭示了兩個重要發現：其一，rCF/PP非織造布所制成的熱塑性復合材料，其整體機械性能相較于熱固性復合材料呈現較低水平。此現象歸因于纖維表面存在的浸潤層，該層與熱固性環氧樹脂具有更高的相容性，而非熱塑性PP基質。其二，由干法無紡布制備的復合材料，相較于濕法樣品制備的復合材料，展現出更高的機械性能。這主要得益于梳理工藝在干法非織造布中對纖維的有效對齊，以及濕法加工過程中CMC對纖維的附著，后者作為雜質存在，阻礙了CF在后續加工中的均勻滲透。此外，研究還指出，通過工藝形成的rCF/PET條（重量比為60:40）可用于預浸料的制備。該過程中，條子首先接受鰓處理以優化纖維排列，隨后通過平行組裝10條條子并進行熱處理，制成預浸帶。隨后，利用PET長絲進行縫合，最終制成非卷曲碳纖維織物。對制備的預浸料進行機械特性分析時，發現其性能低于商業CF/PET預浸料。具體而言，由短回收纖維制備的樣品在0°和0°/90°鋪層方向上的拉伸強度分別為180.7 MPa和260.5 MPa，拉伸模量為34.2 GPa；而商業CF/PET 50:50樣品的對應值分別為445.0 MPa、38.0 GPa，凸顯了商業預浸料的卓越性能。

3結論與未來展望

4參考文獻