2000年，全球碳纖維需求量還不到2.0萬噸，但2022年，僅中國的碳纖維需求已近7.44萬噸。隨著碳纖維產業進入發展期，碳纖維復合材料應用量不斷增加，廢料也相應產生。而廢棄物可以通過回收和復合工藝變成回收碳纖維增強的復合材料，再次供應市場。

市場上的回收碳纖維主要以粉末、顆粒、絲狀等形式存在。纖維以粉末或顆粒形式去使用時，回收碳纖維性能可達到原生碳纖維性能的90%-95%。合理利用回收碳纖維，能夠在降低制品成本的同時解決碳纖維制品的廢棄問題和環保問題。當下，各國都開始重視碳纖維材料的回收利用，并不斷加大前沿技術研發和關鍵技術攻關力度。

目前，碳纖維復合材料的回收方法主要可歸納為三類：物理回收法、化學處理法、熱解處理法。不論使用哪種回收方法，回收得到的碳纖維都很難維持連續纖維狀態，長度多小于120mm?？筛鶕w維的長度區間將回收碳纖維再利用的路徑分為以下三種：

A.纖維長度<6mm，作為填料加入復材原材料中；

B.6mm<纖維長度<70mm，制備成碳氈或SMC材料；

C.70mm<纖維長度<120mm，保持纖維取向，制備成熱塑帶材。

英國的Albis公司將回收得到的碳纖維與熱塑樹脂基體混合，制備成注塑粒子，再通過注塑工藝制備得到回收碳纖維復材產品；寶馬集團將回收碳纖維與熱塑樹脂基體復合成打印材料，隨后利用3D打印技術制備出FIA Formula E安全車MINI電動腳踏車零件；目前，國內外也有公司將回收碳纖維加入BMC原材料中，再通過模壓工藝制備相關復材產品。

目前，已有廠家成功將回收碳纖維氈制備成預浸料；也有研發機構成功制備出由回收碳纖維氈預浸料模壓成的電池殼上蓋；ELG公司也成功將回收碳纖維用于SMC材料。但是，概因回收碳纖維長度不一、難以直接分散成片重均勻的纖維層，所以目前市場上尚未出現直接將回收碳纖維絲制備成SMC材料的實例，同時也沒有相關技術難點的報道。

注：雖然寶馬集團使用回收的碳纖維生產出SMC-增強柱，但此類回收碳纖維只是由織物邊角料制備的SMC材料。

德國復合材料研究所采用合適的碳纖維回收方法，得到纖維長度較長的碳纖維絲，采用梳理等方法保持其纖維取向，隨后通過其自研的粘接網設備，使用PA材質的粘接網將回收碳纖維絲束包覆其中，制備得到熱塑基帶材，再通過自動鋪帶技術（ATL）對其進行鋪層設計，得到預制體，最后通過熱塑模壓工藝或RTM工藝，制備得到rCF復材產品。研究結果表明，在纖維取向上，回收碳纖維制備成的熱塑帶材性能略低于原生碳纖維性能，但遠高于碳氈類型的回收碳纖維材料性能。因此，保持纖維取向，將回收碳纖維制備成熱塑基帶材可作為回收碳纖維制備較高力學性能產品的路徑之一。

相信隨著回收技術的成熟，相關應用帶來的環保效益和經濟效益將不斷提升，回收碳纖維的市場規模會進一步擴大，并推動相關行業高質量發展。

參考資料

 

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