Новый прорыв! Зеленая переработка композитов из углеродного волокна (CFRP)

Предисловие

Углеродное волокно известно как «король материалов» и «черное золото» в отрасли. Он широко используется в авиации, аэрокосмической промышленности, энергетике, транспорте, лопастях ветроэнергетики, строительстве мостов, военной технике и других областях и является важным материалом для национальной обороны и гражданского производства.

В последние годы, когда промышленность углеродного волокна вступила в период быстрого развития, применение композитов из углеродного волокна увеличивается, и в производственном процессе образуется все больше и больше отходов. Эксперты в отрасли отмечают, что все аспекты цепочки производства углеродного волокна производят отходы, а процент брака только в процессе производства достигает от 30% до 50%. Более того, углепластик трудно ремонтировать, и даже часть повреждений будет отброшена.

Поскольку композиты из углеродного волокна не могут разлагаться в естественных условиях, большое количество лома и отходов может быть выброшено только на свалку. Согласно статистике, только в 2018 году мировое использование углеродного волокна достигло 92 600 тонн, из которых количество лома составило 30 300 тонн. Это не только загрязняет окружающую среду, но и является большой тратой ресурсов.

Технология разложения и переработки углепластика при температуре окружающей среды

Исследовательская группа разработала технологию, которая может просто разлагать углепластик при низкой температуре. Если углепластик замочить в растворе, углеродное волокно можно за короткое время отделить от смолы, а исходный материал смолы можно одновременно переработать.

Эта технология представляет собой революционную новую технологию, позволяющую вернуть труднообрабатываемый углепластик обратно в сырье и полностью переработать. Эта технология вдохновлена структурой окислительно-восстановительной реакции, происходящей в организме человека.

Причиной прочности углепластика является сочетание углеродного волокна и пластика. Углеродные волокна не ломаются легко и прочны, но они легко гнутся. Если углеродное волокно связать смолой, оно становится отличным материалом, обладающим одновременно легкостью и прочностью, достигая мощного сочетания углеродного волокна и пластика удивительной прочности, но, наоборот, это также является большим препятствием для переработки.

Термореактивный пластик, используемый в углепластике, после затвердевания очень трудно разлагается, и его можно утилизировать только путем сжигания или захоронения на свалке в течение длительного времени. Раньше для переработки использовался меркаптоэтанол, который может разрушить связь SS в углепластике, но этот агент слишком токсичен, небезопасен и не безвреден для окружающей среды.

Группа исследователей и разработчиков обратила свое внимание на природный биоматериал, который растворяли в воде, а затем добавляли к органическому растворителю, в который помещали углепластик, а смола в углепластике растворялась в жидкой фазе после перемешивания в течение нескольких часов при комнатной температуре.

Принцип заключается в том, что природа биоструктурированного материала используется для реорганизации связи SS в углепластике и замены связи SS в смоле, а разложившаяся смола растворяется в органическом растворителе.

Заключение

Ожидается, что эта технология, которая может разлагать прочный углепластик и повторно использовать его, просто добавляя в раствор биологические материалы без использования вредных веществ, станет ключом к популярности углепластика в эпоху энергосбережения и защиты окружающей среды.