上海交大团队开发出碳纤维复合材料废弃物回收技术

　　在飞机、汽车、赛艇上广泛应用的“材料之王”碳纤维复合材料，其优异性能在回收时则成为难题。上海交大王新灵教授研究团队成功开发了国内第一项拥有完全自主知识产权的碳纤维复合材料回收技术和装备，并达到国际先进水平，并填补了国内该领域的空白。此项技术不仅突破了产业可持续性发展难题，更可避免50亿元规模高回收价值材料被废弃，重新得到应用。目前该项技术已被中国汽车技术研究中心增补到2015年《车用材料可再利用性和可回收利用性通用判定指南》行业规范，具有重要的产业应用前景。

　　因具有强度高、超轻、耐高温高压等特点，由碳纤维制成的热固性树脂基复合材料即碳纤维复合材料被喻为当今世界的“新材料之王”，始终是美、日、德等发达国家多年来重要的国家战略物资，用于制造航天飞船、飞机、通信卫星和尖端武器等。随着碳纤维大规模产业化条件的日渐成熟，其潜力正在被不断开发，开始从“天上”走向“人间”，造福广大百姓。而大规模应用后的废弃物处理则成为难题。据预测，全球废弃碳纤维复合材料制品至2020年可达5万吨，其中碳纤维2.5万吨以上，按平均价格200元／千克计算，价值约合人民币50亿元以上。每100千克航空碳纤维复合材料废弃物中，就有大约60～70千克的碳纤维，这些碳纤维仍然具有极高的再利用价值，其力学强度和电、磁、热性能几乎与原有碳纤维相当，可用来重新制备高性能复合材料。

　　虽然有极高的再利用价值，但在实际操作过程中却阻碍重重。常用的碳纤维复合材料主要由碳纤维和热固性树脂复合而成，具有不溶不熔的特性。有了这层“金钟罩”的保护，想对其进行回收再利用便非常困难，这已经成为了阻碍复合材料发展的瓶颈问题。以前碳纤维复合材料用量少、相应的法律法规不完善，碳纤维复合材料废弃物都是通过掩埋或者焚烧方法处理，既污染环境、也造成严重的资源浪费，政府均已立法禁止。随着碳纤维复合材料的广泛应用，报废的产品是否能如钢铁、铝合金材料经过简单处理再次利用是人们亟待解决的重要挑战。因此把碳纤维复合材料废弃物中的碳纤维回收并重新利用，同时将废弃物中的热固性树脂以能源或材料方式回收，对建设资源节约型、环境友好型和谐社会，响应国内外保护环境、节能减排、可持续发展的号召具有重要意义。

　　上海交通大学化学化工学院王新灵教授研究团队在上海市发改委“上海交通大学大型民机创新工程”项目资助下，于2010年前瞻性地由杨斌副教授负责开始从事以规模化碳纤维复合材料废弃物回收技术的研究开发。经过5年艰苦的技术攻关，针对裂解法固有的缺陷，创新性地提出了完善的解决方案，同时解决了工程放大中遇到的一系列关键问题，成功开发了国内第一项拥有完全自主知识产权的规模化的新型裂解回收技术和装备，碳纤维复合材料废弃物的年处理能力超过200吨。目前全球仅德国（ELGCarbonFibreLtd）、日本(碳纤维回收工業公司)和美国（MIT-RCFLtd）的三家公司拥有回收处理碳纤维复合材料废弃物的产业化技术。与国际先进技术相比，上海交通大学的回收技术具有废弃物处理前可保留大尺寸的特点，这样既免除了废弃物切割、粉碎的工序，更重要的是保持了再生碳纤维的足够长度、提高了碳纤维再利用的价值。

　　先进复合材料领域著名专家杜善义院士十分支持及赞赏杨斌副教授在解决碳纤维复合材料应用领域做出的突破性贡献，表示碳纤维复合材料的回收再利用是一个重要的技术问题，更是涉及产业可持续性的战略问题。

　　北京航空材料研究院科技委主任、先进复合材料国家重点实验室主任益小苏教授说:“大家可能都注意到了，国家正在大力推广碳纤维复合材料的应用。回顾我国改革开放三十年走过的道路，不能不说的是，在经济高速发展的时候我们曾经忽略了资源和环境，全国性的雾霾灾难就是这样一个苦果！今天，上海交大已考虑到碳纤维复合材料大量应用之后的环境与资源问题，开发了相应的回收再利用技术，‘山雨欲来，及早绸缪’，真是一个值得表彰的大好事。我在北京建立的“绿色复合材料北京市工程实验室”，与上海交大的考虑异曲同工，因此，建议我们两家建立联系，推进合作，共同为我们美丽家园的绿水蓝天而奋斗，为中国经济的可持续发展而奋斗。”

　　在国家工信部2015年11月17日颁布的“十三五”期间优先发展的205项产业关键共性技术中，作为“智能制造装备”技术之一的“碳纤维复合材料废弃物低成本回收以及应用技术”赫然在目。而上海交大的研究团队在五年前便前瞻性的从事该领域技术装备的开发，目前已经成功解决了航空航天复合材料废弃物不能填埋、在仓库中大量堆积无法消化的问题；未来，该技术将在汽车行业中大放光彩，为汽车轻量化、低碳化发展奠定技术保障。经过中国汽车技术研究中心重点调研及论证，本项技术作为国内唯一一项碳纤维复合材料回收再利用技术，已被增补到2015年《车用材料可再利用性和可回收利用性通用判定指南》“已验证再利用技术清单”行业规范中，为碳纤维复合材料在汽车上应用提供了必要的法规依据。