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新方法让碳纤维塑料有望循环使用
2017年08月10日 12:31 密封产业网

  据外媒报道,美国华盛顿州立大学机械与材料工程学院的教授JinwenZhang与他的团队首次研发了碳纤维塑料的再循环方法,其采用弱酸在低温条件下对碳纤维复合材料进行化学分解,以便日后的循环再利用。

  随着汽车轻量化的发展,兼具轻量化、安全性、舒适度和可靠性等优异性能的碳纤维复合材料的使用正呈现上升趋势,然而,这类材料却并非没有瑕疵,该材质往往难以分解或循环再利用,使人们逐渐开始关注对该材料的回收处理。该材质与热塑性塑料不同,无法轻易实现固化、分解并还原为初始的原材料。

  业内常用的处理方式弊端多

  为实现碳纤维复合材料的循环再利用,大多数情况下,研究人员会采用机械设备将该材料磨碎,或利用超高温度使其发生分解,抑或是在严苛的化学条件,将其还原为昂贵的碳纤维材料。

  然而,在采用上述工艺后,碳纤维通常会受损,且残存的化学物质往往具有腐蚀性,会对人体造成危害。更糟糕的时,难以实现废弃物的妥善处理。此外,若采用上述处理方式,会对该材料所含的树脂基材料造成破坏,生成各类化学物质,由于难以清除赶紧,进而加大了废弃物的处理难度。

  多种弱酸液态乙醇低温操作

  JinwenZhang教授与他的团队为解决碳纤维复合材料的循环再利用问题,他们研发并采用了一种新的化学回收法:他们将多种弱酸作为催化剂,将其添加到液态乙醇中,在低温条件下发生化学反应,使得该类热固性材料被分解。值得一提的是,他们在试验中采用了结合使用了多种化学品。

  为提高固化材料的分解速率,研究人员提升了材料温度,使含有催化剂的液体得以渗入到复合材料中,进而实现碳纤维复合材料的化学分解。Zhang采用乙醇液体,使树脂体积发生膨胀,随后又用氯化锌分解碳氮键,这一步可谓至关重要。

  他表示:“该回收方法的关键在于研发高效的催化体系,使其能够渗透到固化后的树脂中,进而使固化树脂的化学键被分解。”

  该研究团队还研发了一套高效的方法,妥善保存碳纤维与树脂,以便以后再利用上述材料。目前,该团队已为其技术申请专利,并致力于推动该技术的商业化运作。

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