关于热固性复合材料热解工艺回收技术介绍

        热解产生的液体和固体可压缩产品含有不同等级的有机材料的混合物，如表3所示。油可作为燃料(热值约为30MJ/kg)和作为化学原料。表4列出了聚酯复合材料热解后的产品，可压缩液体包括26%的苯乙烯，固体可压缩产品是96%的邻苯二甲酸酐，这些物质都是生产聚酯树脂的有用原料。
       热解产生的固体废料主要是玻璃纤维、碳纤维、矿物填料、和聚合物降解产生的碳。据报道，聚酯复合材料产生的固体废料含有16%的碳。在第二阶段，450℃的氧化工艺中，碳用来清洁玻璃纤维。这使纤维机械强度下降了50%，与其他研究人员的发现类似。用这些代替聚酯复合材料中原始短纤维的25%制成的复合材料，机械性能几乎没有下降。
2.3.2  碳纤维复合材料
       日本一些实验室研究了用热解法回收碳纤维复合材料，该材料是以环氧和酚醛树脂为基体的。研究工作主要集中在：在空气中热解，随着加热碳纤维性能的变化。实验方法有些不确定，通常热解在空气流中发生。加热被延长几个小时，温度分别为400℃、500℃、600℃，测量拉伸强度，并与原始纤维的进行对比。结果暗示，碳纤维复合材料在500℃热解条件下，碳纤维拉伸强度几乎没有下降。然而，碳纤维在空气中被加热时，拉伸强度降低约25%。这可理解为，在没有树脂保护层时纤维氧化更严重。在600℃，碳纤维严重氧化，在热解条件下碳纤维拉伸强度下降超过30%。
          
       在美国粘接技术部门研究了环氧基碳纤维复合材料的催化热解工艺。在低温下热解(200℃左右)时，催化剂和聚合物全都降解成低分子的液态和气态的碳氢化合物，碳纤维基本上从树脂中分离出来。评价了一维碳纤维和织物碳纤维制成的飞机材料和预浸处理材料碎片复合材料。将材料切碎后装入边疆的热解反应器，反应5min。预浸处理材料有一层背纸，在热解过程中背纸也完全被降解。回收的液体产品的组分列于表5中，表6中列出了气体产品的组分，但没有报道液体和气体的比例。从环氧树脂回收的化学组分希望用于生产树脂的成分。表征了回收碳纤维的拉伸强度和表面化学性质，发现拉伸强度下降幅度为1~17%，表面分析结果是变化的。在一种情况下，回收碳纤维表面氧含量是83%，高于原始碳纤维的；在另一种情况下，表面氧含量下降约18%。在这两种情况下，氧对原始碳纤维的粘接是相似的，因此，回收的碳纤维适合用于与复合材料中聚合物基体的粘接。有报道称，将与波音合作进一步研究催化热解工艺。
              
             
        碳纤维复合材料的气化工艺也进行了研究。在这个工艺里，碎片在600℃控制氧流速的条件下被加热，聚合物转变成短链碳氢化合物和气体(H2和CO)，碳纤维被回收再利用。在这个艺中，纤维上会留有一些聚合物残渣，一般不超过10%。回收的纤维用于团状模塑料中代替玻璃纤维，与玻璃纤维相比，拉伸强度有所提高(超过25%）。
 目前，在丹麦正在研究采用热解工艺和气化工艺回收风机叶片。在这个工艺中，将风机叶片切割成1m长的碎片，装入大批量反应器里，在抽直空条件下加热；在热循环结束时通入空气，将碳氧化，以便回收干净的玻璃纤维和填料。热解产生的气体和液体产品用作能源，回收的固体产品(玻璃纤维和填料)用作增强材料，其使用方法类似于从机械回收工艺中得到的纤维产品的处理。
3  讨 论
       热回收工艺的优势是能够处理更多被污染的碎片复合材料。流化床工艺可产生干净的纤维，但纤维与原始纤维的形式不同。因此，研发工作应明确材料应被再加工成低成本的产品，从热解工艺中产生的纤维也是一样的。回收的纤维上可能有不同等级的碳，限制了重新使用或需要进一步工艺进行回收。在原理上， 热解工艺比流化床工艺更复杂，但能从聚合物中生产出有用的有机材料。这些需要进一步的工艺把它们从混合物中分离出来，在大规模上需要考虑成本效用。
4  结 论
       热固性复合材料的潜在回收工艺进行相当数量的研究，在这篇文章中描述了热回收工艺的一些关键研究工作。除此之外，世界各地还没有商业价值的复合材料回收活动，主要的市场结果是对生产复合材料回收品没有一个合理的价格。现在欧洲立法要求回收路线要满足复合材料，其它废器的管理办法不允许使用。欧洲复合材料工业响应欧洲复合材料回收思想，管是复合材料废品，并鼓励回收活动