2.3.復(fù)合材料的熱回收

通常，需要在大規(guī)模工業(yè)中應(yīng)用的回收工藝必須滿足各種條件，例如低能源利用率、最低費(fèi)用以及回收的材料應(yīng)與原始材料性能相當(dāng)?shù)取峄厥湛捎糜诨厥?/span>CFRC。在此過程中，復(fù)合材料在溫度范圍控制在350 ^?C-800^?C。在此條件下，所有有機(jī)廢料變?yōu)闅怏w，部分變?yōu)橐后w。此外，由于加熱使纖維通常被炭污染，因此熱回收過程還需要不同的后處理過程。在熱回收循環(huán)過程中，溫度高于350^oC，對于不同的熱固性材料，如環(huán)氧樹脂大分子可以轉(zhuǎn)化為小分子。

另一種熱回收技術(shù)是利用流化床（FB）有效地用于復(fù)合材料的回收。該技術(shù)的示意圖如圖12所示。通過回收復(fù)合廢料可以獲得的短而離散的單絲。最初，該技術(shù)用于僅回收GFRP。目前，該技術(shù)可應(yīng)用于CFs和GFs的回收。

圖12：流化床熱回收工藝示意圖

Pender和Yang研究了催化金屬對使用FB系統(tǒng)對GF復(fù)合材料進(jìn)行熱回收的影響。研究目標(biāo)是降低GF的熱穩(wěn)定性和熱循環(huán)溫度同時(shí)保證復(fù)合材料的機(jī)械性能。在PRIME 27環(huán)氧樹脂中加入不同百分比（0、1.5和5wt%）CuO。熱重分析（TGA）分析表明當(dāng)加入5wt%CuO時(shí)，環(huán)氧樹脂完全分解溫度降低到60 ^oC。屈服強(qiáng)度，在FB系統(tǒng)內(nèi)回收粘附GF復(fù)合材料后，測試其拉伸強(qiáng)度。結(jié)果表明，使用5wt%的CuO時(shí)，纖維產(chǎn)率從6%提高到40%，拉伸強(qiáng)度沒有顯著變化。

Fraisse等人比較了原始材料的纖維層壓板和熱回收再制造的單向GF熱固性復(fù)合材料層壓板的機(jī)械性能。采用Hybon 2026 PPGGFs，添加到Huntsman 1568環(huán)氧樹脂中以形成原始層壓板。層壓板的一部分在565℃下加熱獲得用于重新制造層壓板的燃燒纖維。從結(jié)果中觀察到，由于熱處理的致密化，燃燒纖維的密度降低了1%。彈性模量和最大應(yīng)力分別降低了6%和80%。比較原始層壓板和重新制造的層壓板的機(jī)械性能，發(fā)現(xiàn)彈性模量、最大應(yīng)力和最大應(yīng)變應(yīng)力分別降低了15%、91%和90%，究其原因，是因?yàn)椴牧现欣w維體積分?jǐn)?shù)降低，硬度增加導(dǎo)致材料脆性增加。

在另一項(xiàng)研究中，Pender和Yang通過使用金屬氧化物（CuO、CeO2，以及Co₃O₄），以降低熱回收的溫度。整合熱循環(huán)系統(tǒng)中的這些金屬氧化物降低了分解所需的能量并增加了纖維殘余應(yīng)力。結(jié)果表明，CuO的結(jié)果優(yōu)于其他氧化物，在375℃時(shí)導(dǎo)致環(huán)氧樹脂完全分解。CuO使回收能耗降低40%。此外，CuO金屬氧化物還將回收的纖維強(qiáng)度強(qiáng)度提高了20%。

此外，Gopalraj和Karki研究了熱回收CF增強(qiáng)和GF增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械性能。回收溫度500℃下，CFs和GFs的回收率分別為95–98wt%和80–82wt%。然后通過壓縮工藝將這些纖維制成CFRP和GFRP。據(jù)觀察，約20wt%CFs添加量時(shí)，拉伸強(qiáng)度（TS），楊氏模量（YM）和沖擊強(qiáng)度（IS）分別提高12%、34.27%和7.26%，而約20wt%的GFs添加量分別使TS、YM和IS增加75.14%、12.23%和116.16%。這些結(jié)果表明，利用熱回收工藝，可以大量生產(chǎn)CFRP和GFRP，并能顧保持產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的完整性。

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