碳纤维复合材料凭借其优异性能使其在多个领域广泛应用，如航天航空、汽车、轨道交通、风电叶片、压力气瓶、和工程建筑。这意味着碳纤维复材从高端小批量走向低成本大批量。应运而生的一个关键问题是碳纤维复材的回收，以提取高价值碳纤维的再利用。

一、碳纤维复合材料回收的市场前景

目前用于碳纤维回收的复合材料废料主要来源于航空航天，汽车废料，和体育休闲用品。从2019年市场规模发现，就全球回收碳纤维市场的价值和数量而言，航空领域废料市场份额最大。许多碳纤维复合材料回收商依靠航空废料来获取回收碳纤维。

根据Markets and Markets™公司2020年2月发布的2020-2025年全球回收碳纤维市场观察报告，全球回收碳纤维市场规模预计将从2020年的1.09亿美元增长到2025年的1.93亿美元，在预测期内的复合年增长率为12.0％。

二、碳纤维复合材料回收相关企业

日本：日本早在2006年就开始开发碳纤维再生技术，并成功开发出可控制回收碳纤维(RCF)长度，去除金属杂质，并保持树脂残渣量很低的碳纤维再生技术。主要的日本碳纤维再生公司有东丽、东邦（隶属于帝人集团）、三菱丽阳公司……

德国：德国CFK Valley Recycling、ELG Carbon Fiber公司、德国宝马……

美国：美国Carbon Conversions公司、MIT LLC公司、美国波音公司……

中国：北京化工大学贾晓龙教授团队、南通复源新材料（上海交大杨斌副教授团队）……

英国：SHD Composite Materials有限公司（英国斯莱福德）

英国斯莱福德使用专利制造技术工艺回收废弃碳纤维

SHD Composite Materials有限公司（英国斯莱福德）是一家先进复合预浸料的全球制造商，专注于增强可持续性和材料循环性，已与Lineat Composites有限公司（英国布里斯托尔）签署了一份“意向书”。Lineat是一家可持续发展的科技公司，拥有一项新颖且可扩展的专利制造技术，将“回收”和废弃碳纤维材料（AFFT）高度结合。据报道，将Lineat的AFFT材料与SHD的生物源解决方案相结合的开发，据说具有较低的二氧化碳足迹，已经刺激了一些领先的汽车和运动品牌的兴奋机会和早期参与。在制定了坚实的早期技术路线图后，Lineat和SHD现在计划扩大与创新复合材料设计团队和原始设备制造商的进一步开发合作。预计SHD和Lineat的预浸料开发将支持复合材料市场所有部门对提高可持续性、材料循环性和效率的日益增长的需求。

日本日立化成公司CFRP常压回收技术

日本作为碳纤维制造大国，同样在CFRP回收技术上走在前列，日立化成公司开发的常压解聚回收技术不但可以在常压环境下实现CFRP回收，而且使用的回收试剂均对人体无害，回收碳纤维也具有优异的力学性能，此外，利用该技术还可以实现回收碳纤维和树脂的再利用。

CFRP常压回收碳纤维性能对比

图1和图2分别显示了采用常压回收技术对网球拍和羽毛球拍进行回收后图片，其中所有的网球拍采用纤维增强塑料加工，回收后的纤维主要是碳纤维，其中还有少量的玻璃纤维。

图1 采用常压回收处理网球拍及得到的回收碳纤维

而从羽毛球拍中可回收得到铝制框架、木质握把以及用于木杆的碳纤维。由于在回收过程中，网球和羽毛球球拍的弦发生了溶解，估计它们是由聚合物酯制成的。从实验结果中可以看出，完整地回收铝和木材是这种方法的特点之一。

图2 采用常压回收处理羽毛球拍，以及得到的回收铝框、木把、碳纤维

图3显示了在常压回收处理后从网球拍和运输设备的模压部件中回收的碳纤维的扫描电镜照片，而表2单纤维拉伸试验结果。为了增加可对比性，图表中还显示了热解回收碳纤维和新鲜碳毡用碳纤维的结构与性能。图3中采用常压解聚法从模压成型结构件中回收的CF的表面轮廓与用于碳毡加工的新CF的表面轮廓大致相等。

而通过力学性能对比发现，网球拍与碳毡用碳纤维应该是基于湿法工艺的T300碳纤维，采用常压处理后从网球拍回收碳纤维表面沟槽明显，而且纤维强度和模量均显著高于碳毡用碳纤维。进一步通过对比常压解聚法成型结构件中回收纤维强度4.393GPa远远高于热解回收纤维3.459GPa，说明常压解聚后纤维性能具有明显的优势。

三、碳纤维复合材料回收的应用情况

1. 汽车行业

英国ProDrive Composites公司是先进的轻质复合材料的制造商，其应用范围从汽车、赛车、航空航天到国防。该公司一直与英国谢菲尔德大学先进制造研究中心和ELG碳纤维公司合作进行P2T（从初级到第三级）工艺，这是一种使用反应性热塑性树脂制造可回收复合材料组件的新工艺。

Vartega领导的复合材料制造创新研究所也正专注于汽车行业。一项为期两年的技术合作旨在为车辆轻量化应用创建一致的回收碳纤维增强热塑性塑料。

2. 航空航天

随着航空航天行业领域中热塑性复合材料（TPC）应用比例增加，这会给碳纤维复合材料带来了一系列新的回收机会。由于热塑性聚合物可以重塑，因此航空航天工业会有更多机会将其自身的一些废料用到二次应用中，从而有可能重新利用纤维和基体。

3. 增材制造

增材制造是碳纤维复合材料回收有潜力获得应用的另一个领域。如，Shocker Composites已将其回收碳纤维以20-40％比例对ABS进行增强，并在辛辛那提公司的大面积增材制造（BAAM）3D打印工艺中的成功应用。Vartega表示将利用其碳纤维回收技术和材料开发专业知识来改进用于粉末床熔融添加剂制造的聚合物原料。

4. 碳纤维回收的其他应用

可以探索回收碳纤维的其他市场和应用领域。例如，美国复合材料回收技术中心一直在探索将再生碳纤维应用于各种产品中，从车站长椅到高性能体育用品再到复合材料管材。

四、碳纤维复合材料回收目前存在问题

1. 处理废物流程的复杂性

“即使是相对清洁的复合材料制造的废水，仍然含有不同的化学成分的树脂和不需要的材料，如纸张或塑料薄膜，而且回收过程必须经过优化，以确保在不损坏纤维的情况下彻底清除这些不需要的材料。

2. 纤维的分类

复合材料行业的发展，已经能够从不同的制造商那里获得各种各样等级的碳纤维。虽然回收过程对纤维的性能影响很小，但在纤维恢复后保留原有纤维的指数是不可取的。

3. 如何实现商业化的发展

这是所有新材料面临的问题：缺乏关于机械性能和加工特征的知识；缺乏大规模的示范应用；证明使用这些材料的经济、技术和环境理由。

文章来源： 复合材料前沿，钱鑫博士，中国复合材料学会