复合材料的回收，复合材料用处

据不完全统计，我国注册的复合材料相关企业超过10000家。根据国家统计局公布的复合材料行业规模以上企业产量统计（全国442家企业），中国复合材料工业协会（原中国玻璃纤维工业协会）提供的多年可用数据) ，显示以下内容：截至2018年，日本复合材料库存已超过3400万吨。

但根据中国合成树脂供销协会不饱和聚酯树脂分会和环氧树脂协会树脂使用量统计计算，2017年我国纤维增强领域不饱和聚酯树脂的生产量日本复合材料产量2017年和2018年，2017年分别接近并超过500万吨。以此计算，目前我国复合材料库存量在5000万吨以上。并且还在以每年10%左右的速度增长。

复合材料制造工艺包括成型、拉挤、缠绕、手糊、真空辅助等。复合材料制造过程中边角废料（包括废品）的产率预计约为6%。复合材料产品的使用寿命一般预计为20至30年，据此估算，目前我国过期复合材料产品数量超过200万吨。

日本复合材料行业的爆发期开始于20世纪90年代中期，但由于当时复合材料行业技术门槛较低，材料和工艺技术相对落后，产品寿命和产品难以保证长寿。在复合材料爆发式增长的情况下，各企业都以销售为主，市场竞争激烈、混乱，产品的质量和使用寿命更加难以保证。在复合进砂管、复合冷却塔、复合电缆保护管、SMC化粪池等方面，由于市场竞争激烈，出现了严重的质量问题，难以保证交付产品的使用。生活。另外，由于复合材料产品用途广泛，使用环境不同，特定领域产品（如户外产品、承重产品）的自然老化和疲劳寿命也受到使用环境的影响。上述原因使得复合材料的使用寿命在实际应用中很难满足理论寿命要求。这加速了报废复合材料产品的产生。然而，现有的回收技术发展缓慢，大多数复杂的固体废物被掩埋，难以获得准确的统计数据。

调查结果显示，目前各企业、大学、科研院所等正在开展的回收技术研究方向主要为回用、能量收集法/焚烧法、水泥窑协同处置法、机械破碎与添加等。 -使用方法、热解法、化学溶解法（定向解聚）、可降解材料等。各种方法各有特点，但也都有缺点。

1.能量收集方法——焚烧能量收集方法是一种相对简单的加工方法，通过燃烧复合材料的聚合物树脂部分来捕获能量，可用于发电、提供热能等。但由于复合材料的树脂含量较低，尽管热值较高，但总热值有限，而且由于复合材料的玻璃纤维含量较高，在焚烧过程中会去除大量的玻璃。如果发生这种情况，纤维会熔化并变成玻璃状，使它们更容易粘在一起。它会粘在炉体和炉排上，造成安全问题。因此，只能将少量添加到焚烧炉中。这样就不可能实现工业化。事实上，各个一般垃圾处理场和发电厂都不愿意回收玻纤制品。

2、水泥窑协同处置方法水泥窑协同处置方法在英国和德国较为成熟。对水泥窑中无碱玻璃纤维的添加成分和用量进行了大量的实验研究，确保添加后不影响水泥的质量。但我国还缺乏成熟的实验数据和成熟的应用经验。已经有公司在从事这一领域的工作，也许这种处理方法会在不久的将来得到应用。但从某种意义上说，水泥窑协同处置只是废物，无法发挥高价值，更谈不上重复利用。

3.化学溶解（定向解聚）利用溶剂、温度和压力使聚合物在特定的键合位点打开，形成长链单体或树脂原料。这是实现真正循环经济的好方法。目前，基于高分子材料（主要是塑料和橡胶）的各种研究主要在日本的各大大学进行，热固性复合材料中基体树脂的劣化研究也在积极进行，但尚未实现产业化，并且使用了很多材料。研究结果处于实验室状态。另外，以这种方式形成的产物的纯化需要进一步的研究，需要相对较大的资本投资，并且需要进一步的经济评估。事实上，这一方法的关键在于高效工业设备的研究。

4.生物降解目前，许多大学正在开发由聚合物（主要是塑料和橡胶）制成的生物降解材料和生物降解材料，但对热固性树脂的生物降解材料的研究并不多。目前可以使用的纤维增强高分子材料只有聚乳酸、可降解环氧材料等。由于可降解材料性能各异且成本较高，部分材料目前仍处于研究阶段，难以实现工业化应用。

5、热解法热解法是利用能量使有机组分的树脂聚合物链打开，形成多组分低分子气体或液体，然后分离回收纤维、填料等的方法。产生的气体和液体通过冷凝、催化和蒸馏等过程转化为轻燃料。该方法可以在不分割大型产品的情况下将其热分解，从而有效地回收和再利用碳纤维产品。目前，上海交通大学和上海雅石科技有限公司正在进行中试。上海叶氏的热解工艺需要将碳纤维产品在热解前进行劈裂、切碎，回收的碳纤维为短纤维。虽然短纤维长度梯度比很难适当控制，目前对于短纤维长度和形状也没有标准要求，但再生短切碳纤维的主流应用是生产短切毡或织物。传统的短切原丝毡生产工艺设备是将连续纤维切割成一定长度，并均匀分散，生产出短切原丝毡。目前，尚无利用再生碳纤维生产碳纤维毡的工艺技术和设备的研究。此外，如何保证短纤维长度的均匀性和良好的分散性还需要进一步研究。碳纤维毡的制造过程还需要去除静电和防爆性能，这需要相对精密的设备。碳纤维/玻璃纤维混合产品中碳玻璃混合纤维的分离和再利用也是一个新兴课题。

玻璃纤维增强复合材料热解处理的效率需要仔细计算，并从经济角度论证其作为工业化技术路线的可行性。玻璃纤维复合材料的制造工艺不同，树脂含量不同，因此热解时所需的能量和产生的热解油量不同。目前，热解技术较以前有了显着进步，热解能源包括电、天然气、煤、微波等，以及复合材料热解后产生的热解气和热解油，现在直接来源于显着降低热能消耗并了解工艺成本和自然能源消耗。但如果采用热解气和热解油来供给热解能量，是否能够完全满足热解过程的能量需求，或者是否可以生产出更有价值的轻质油呢？这需要更多的实验数据。如果热解产生的能量与热解所需的能量不匹配，那么热解玻璃纤维复合材料产业化技术的推广就值得讨论。

6、再利用：对于复合材料产品，在其使用寿命结束或被废弃后，若某一特定功能具有应用价值，可直接转移或经过相应处理后向应用方向转移再利用，实现利用。例如，通过切割废旧叶片的基管，可应用于管道、高原缺水地区的储水池、化粪池等，叶片腹板可加工成建筑墙板和保温板。等，实现高价值的再利用。但目前回收叶片的量还比较少，需要对再利用产品及其应用方向进行进一步研究，实现批量生产和产业化。

7、机械研磨添加：此法目前运行成本最低，是实现工业化最简单的回收技术。然而，现在有多家公司声称在复合材料产品（SMC/BMC）、建筑板材、非承重井盖、人行道砖、路缘石和其他水泥产品中添加回收利用。成熟的工业用途。许多回收公司和地方政府收集贵重物品，将其运输、堆放、撕碎并暂时存放，但撕碎存放会产生环境和安全风险，因为它们会产生粉尘，且易燃，体积会变大。土地被冲毁后变得更加严重。

传统的水泥产品和混凝土添加剂不用于建筑行业，因为玻璃纤维与水泥的碱性骨料发生反应。然而抗裂砂浆采用再生短切玻璃纤维成功解决了这一问题，基于对玻璃纤维在砂浆中的作用和反应机理的研究，替代了现有的PP纤维、木质素纤维、耐碱纤维等。玻璃纤维。技术成果包括热固性复合材料回收拆解装置和一系列添加剂。该设备将玻璃纤维和树脂完全分离，并保持恒定的长度梯度。添加剂包括抗裂剂、分散剂、增塑剂等。这些添加剂可防止玻璃纤维与水泥之间的碱性骨料反应，确保纤维分散的均匀性，实现更好的抗裂和抗渗性能。第三方对比测试表明，各项性能均优于传统PP纤维。从成本上来说，再生玻璃纤维优于PP纤维。目前，该技术已在多个项目中得到论证和应用。

综上所述，根据目前复合材料回收利用技术的发展现状，首先采用破碎法将废旧玻璃纤维应用于抗裂砂浆是一种切实可行的技术方案。虽然可以利用热解技术回收碳纤维，但商业模式和回收设备还需要进一步的研究和讨论。将热解技术应用于玻璃纤维增强复合材料还需要完整的实验数据和效率计算来确定其应用价值。对于定向解聚技术，需要考虑玻璃纤维分离技术、解聚效率和主要设备，希望早日实现产业化，实现基体树脂的高值化利用，真正实现循环型社会。经济效应。解决复合材料中基体树脂的源头回收问题，可降解基体材料的研究是最终方向，但同时需要从工艺条件上考虑玻璃纤维的回收再利用。

从综合复合材料回收技术的发展和产业化来看，回收技术的应用需要基于目前回收技术的发展现状，分阶段实现复合材料回收的产业化，那么什么是回收方法的产业化呢？如何对回收玻璃纤维进行再利用十分重要，所有回收技术的推广应用都应以产业化、高效率、低成本、高价值为目标。分析目前技术现状，实现复合材料回收的步骤为：（1）再利用，（2）机械破碎/添加剂再利用，（3）热解，（4）能量回收，（5）定向解聚，以及(6)是一种可生物降解的方法。

热固性复合材料固废回收产业发展任重而道远，各行业企业、研究机构、大学等都以产业化、高值化、循环利用为目标。”为我国人类和生态环境的可持续发展作出应用性的努力和贡献。作者：张荣奇中国物资回收利用协会纺织复合材料回收分会张军文章来源：中国化工信息周刊官方微信，更多化工信息请关注微信：中国化工信息周刊（ID：CCN-weekly）