碳纖維復合材料循環利用的重要意義
“新材料之王”碳纖維復合材料應用廣泛。然而其復合材料廢棄物中的碳纖維卻極難回收再利用。本期我們專訪上海交通大學化學化工學院副教授、SAMPE中國“復合材料回收再利用專委會”秘書長楊斌女士，與我們一起聊聊回收碳纖維材料的應用與未來。
強度高、超輕、耐高溫高壓的碳纖維復合材料被喻為“新材料之王”。然而其復合材料廢棄物中的碳纖維卻極難回收再利用。上海交通大學化學化工學院成功開發了國內第一項擁有完全自主知識產權的碳纖維復合材料廢棄物新型裂解回收技術和裝備，并已達到具有國際水平的規模化生產能力，填補了國內該領域的空白。
大規模應用的另一面，是碳纖維材料的廢棄物處理問題。“昂貴的碳纖維廢料被回收和再利用可以減少價值損失，并且可以最大限度地提高碳纖維的環境效益。”楊教授表示。
“首先，碳纖維報廢量很大，制造過程中的報廢率通常在30%-50%。比如，用于航空業的材料報廢率通常為30%。這些原料大多來自高等級預浸碳纖維，回收碳纖維可以再應用于飛機內飾、汽車應用、消費電子產品和體育用品中，為下游的消費者提供更便宜的碳纖維產品。
其次是廢料處理困難，碳纖維復合材料主要由碳纖維和熱固性樹脂復合而成，具有不溶不熔的特性，通過掩埋或者焚燒方法處理，既污染環境、也造成嚴重的資源浪費，已被法律所禁止。
第三，碳纖維本身具有很高的價值，其本身的生產過制造能耗高達286MJ/kg，是鋼的6.4倍，如果不能很好的回收利用，將是嚴重的資源浪費。”
2017年，我國碳纖維使用量2.4萬噸，其中，報廢量0.44萬噸。按最低價12萬元/噸來計算，報廢碳纖維價值達到了5.28億元。2017年全球碳纖維使用量為8.4萬噸，其中，報廢量2.72萬噸，按最低價12萬元／噸計算，報廢碳纖維價值32.6億元。每100千克航空碳纖維復合材料廢棄物中，就有大約60～70千克的碳纖維，這些碳纖維仍然具有極高的再利用價值，其力學強度有85%以上的保持率、而電、磁、熱性能幾乎與原有碳纖維相當，可用來重新制備高性能復合材料。
此外，碳纖維復合材料應用市場正處于迅速發展時期，需求年增長率超過了12%，且供不應求。“尋找碳纖維復合材料廢棄物的回收并重新利用方式，對保護環境、節能減排、可持續發展具有重要意義。”楊教授說。
