Nieuwe doorbraak! Groene recycling van koolstofvezelcomposieten (CFRP)

Voorwoord

Koolstofvezel staat bekend als de “koning der materialen” en het “zwarte goud” in de industrie. Het wordt op grote schaal gebruikt in de luchtvaart, ruimtevaart, energie, transport, windturbinebladen, bouwbruggen, militair materieel en andere gebieden, en is een belangrijk materiaal voor nationale defensie en civiele productie.

In de afgelopen jaren, nu de koolstofvezelindustrie een periode van snelle ontwikkeling ingaat, neemt de toepassing van koolstofvezelcomposieten toe, en er wordt steeds meer afval geproduceerd tijdens het productieproces. Experts in de industrie wijzen erop dat alle aspecten van de koolstofvezelketen afval produceren, en alleen al het scrappercentage tijdens het productie- en fabricageproces is zo hoog als 30% tot 50%. Bovendien is CFRP moeilijk te repareren, en zelfs een gedeelte van de schade zal worden afgedankt.

Aangezien koolstofvezelcomposieten niet kunnen worden afgebroken onder natuurlijke omstandigheden, kan een groot aantal resten en afval alleen worden gestort. Volgens statistieken bereikte het wereldwijde gebruik van koolstofvezel in 2018 alleen al 92.600 ton, waarvan het hoeveelheid afval 30.300 ton was. Dit zal niet alleen milieuvervuiling veroorzaken, maar is ook een enorme verspilling van hulpbronnen.

Omgevingstemperatuur CFRP-decompositie- en recyclingtechnologie

Het onderzoeksteam heeft een technologie ontwikkeld die CFRP eenvoudig bij lage temperatuur kan decomponeren. Als CFRP in de oplossing wordt gedoopt, kan koolstofvezel in korte tijd van hars worden gescheiden, en tegelijkertijd kan de harsgrondstof worden gerecycled.

Deze technologie is een revolutionaire nieuwe techniek om het moeilijk te verwerken CFRP terug te brengen naar de grondstof en volledig te recyclen. Deze technologie is geïnspireerd op de structuur van de redoxreactie die plaatsvindt in het menselijk lichaam.

De reden voor de sterkte van CFRP is de combinatie van koolstofvezel en kunststof. Koolstofvezels breken niet gemakkelijk en zijn sterk, maar buigen wel gemakkelijk. Als koolstofvezels met hars worden verbonden, wordt het een uitstekend materiaal dat zowel licht als sterk is, waardoor een krachtige combinatie van koolstofvezel en kunststof met verbazingwekkende sterkte wordt bereikt, maar daarentegen is dit ook een groot obstakel voor recycling.

De thermisch hardende kunststof die in CFRP wordt gebruikt, is na uitharding zeer moeilijk af te breken en kan alleen langdurig worden verwijderd door verbranding of storten. Eerder werd het middel mercaptoethanol gebruikt, dat de S-S-binding binnen CFRP kan vernietigen, voor recycling, maar het middel is te giftig en noch veilig noch milieuvriendelijk.

Het R-team richtte zich op een natuurlijk biomateriaal, dat in water werd opgelost en vervolgens aan een organisch oplosmiddel werd toegevoegd, waarin CFRP werd geplaatst, en de hars in CFRP werd na enkele uren roeren bij kamertemperatuur in de vloeibare fase opgelost.

Het principe is dat de natuurlijke structuur van het biomateriaal wordt gebruikt om de S-S-binding in CFRP te reorganiseren en de S-S-binding in de hars te vervangen, en de afgebroken hars wordt opgelost in het organische oplosmiddel.

Conclusie

Deze technologie, die sterke CFRP kan afbreken en hergebruiken door simpelweg biologische materialen aan de oplossing toe te voegen zonder schadelijke middelen te gebruiken, wordt verwacht de sleutel te zijn voor de populariteit van CFRP in het tijdperk van energiebesparing en milieubescherming.