CWPC2018主旨发言：SAMPE中国“复合材料回收再利用专业委员会”秘书长杨斌——《纤维增强热固性树脂基复合材料的循环利用》

 

　　SAMPE中国“复合材料回收再利用专业委员会”秘书长杨斌做主旨发言：
 

　　一、概述

 

　　首先讲一下全球复合材料的市场，是870万吨。其实根据GAC的报告是1130万吨，中国占全球24%。

 

　　二、碳纤维复合材料回收和利用

 

　　所有的树脂基体中90%以上是以热固性树脂为主，这就面临再回收了利用的问题。这是欧洲的复材，每年会有30万吨的废料产生。  我对我国的废料做过统计，到2015年我国复材的产量是2980万吨，到2015年寿命到期的报废量在160万吨，边角废料总共有173万吨，所以加起来是330万吨。如果330万吨准备花十年进行回收，每年要回收处理33万吨。

 

　　一边要把以前存量的33万吨处理，还有每年新增的量，寿命到期的复材产品越来越多，这是国内行业的统计值，因为寿命到期产品会有50万吨，边角废料会有17万吨，所以每年新增67万吨，把刚才的33万吨加起来，其实现在我们每年要处理报废的复合材料是100万吨，因为复合材料在不断的增长，废料也随之增加，而且前期寿命到期的产品逐渐争夺。所以，预计像2015年或2030年每年回收量是250万吨。这是包括了玻璃纤维和碳纤维，除了边角料还有寿命到期的，对于玻璃纤维增强复合材料来说到期也占了很大部分，下面我们会看看碳纤维复材。

 

　　各国对复合材料越来越重视，美国、日本、中国对回收都有专门相关的法律规定，看看碳纤维，碳纤维的数量比较清楚，全球用了7.9万吨碳纤维，保费量是2.4万吨。2016年保费了多少？是3734吨，我们50%是用在体育休闲用品，这个保费率很低，按照这个做了统计。碳纤维复材的废料主要其中在边角废料为主，寿命到期产品的废料还没有开始或者说量非常少，刚才指的这些值主要是指生产过程中的报废边角料。

 

　　对碳纤维回收再利用国家有专门的政策进行支持，后面四个可以看出这是最近一年内国家颁布的产业政策，特别提到对碳纤维复材新品种废弃物要进行回收再利用。所以相比之下，碳纤维回收本身经济性就很好，回收回来的碳纤维价值很高，另外政策上又特别得到重视。全球而言，国外国内碳纤维回收都得到重视。

 

　　长期以来碳纤维也都是被埋掉，有57%，少量是粉碎、添加，现在主要有前途的技术是分离技术，把树脂和碳纤维分离，这时候碳纤维作为比较高性能的增强材料进行重新再利用，树脂作为能量力量和化学燃料。分离技术是加热和溶解。

 

　　我把各种技术进行了比较，其中每种方法都有自己的优缺点，但工业上有两个重要的指标，看有没有工业化前景。一是回收成本低，二是再生碳纤维的性能高，现在裂解技术是唯一可行的工业化技术。无氧的裂解技术已经实现工业化回收，目前有三个公司进行了，中试线有三条，叫大也是用裂解技术。回收回来的碳纤维树脂主要是作为燃油和燃气，燃油燃气提供的热量可以自己供热给前面的热解过程，得到的碳纤维性能比较就可以得到90%以上。整个过程中，看看再生碳纤维的能源强度比新的碳纤维强很多，减少83%，温室气体排放量也大大减少。

 

　　再生碳纤维裂解出来主要像头发一样，怎么用呢？分三种形态：一是主要是把夺成碳纤维毡；二是短切碳纤维；三是碳纤维粉。碳纤维毡本身就是很好的导热导电的材料，这是国际上开发的碳纤维应用例，现在买宝马7系这个零部件就是碳纤维。

 

　　三、玻璃纤维复合材料回收再利用

 

　　玻璃纤维回收和利用也是四种方式：机械回收、能量回收、热解回收和溶解回收。

 

　　能量回收主要是利用水泥窑协同处理，日本主要是用这样的方法，国内比较大的企业是用这种方法。热解是有机物回收非常好的技术，刚才碳纤维热解，严格称之为裂解，像橡胶的回收等等都是采用这种技术，主要是把有机物作为燃料利用。溶解在实验室里做得比较多，真的工业上有很多问题。机械回收就是粉碎之后各种产物的形态。国内也有机械回收，这次会议上有两三家企业也会提到他们现在正在做回收。国内也有一家做热解回收。

 

　　总结一下风电叶片的循环利用的例子，其实到目前为止并没有采用裂解、热解，主要还是以粉碎添加为主，比如说这是美国GFSI的公司，它把碳纤维粉碎切割之后作为材料。这家公司是做成木塑，或者回收做成管道，只要3000多一吨，回收之后可以做成公园里的栅栏。

 

　　这是水泥窑，它直接把风电锯下来之后做成公园里的座椅或者装饰物，其实量不是很大，大概两三千吨，总共在回收利用不到全球生产总量的1%。

 

　　四、发展思考

 

　　1、政策制度。现在我们行业越来越重视环保回收，但大家在废弃物回收利用方面国家没有相应的指标。

 

　　2、标准。有些企业说回收做成标准品，但标准如何建立以及认可的问题。

 

　　3、技术。我们高校主要是做技术，技术主要是上下游结合做联合开发。我们在做碳纤维复材回收的时候，结合后面要用的汽车和主机厂进行联合开发，花一年时间做成顶盖模型原件做出来，这可能是比较推进回收再利用的方法。

 

　　碳纤维的抽油杆进行碳纤维回收，然后做成头油干的扶正器，几个企业联合开发，用户也参与其中，这件事情也推进得很快。其实行业里越来越重视回收再利用，去年12月份我们成立了复合材料回收再利用专委会，这是首批的36家成员，后面陆陆续续将近十个单位加入，当初是以碳纤维行业的上下游企业为主，后面加入的单位是玻璃纤维材料，当时成立大会邀请了杜院士以及合成树脂协会。我们成立了以后，欢迎各位感兴趣的企业继续加入，主要是解决和探讨复材回收和利用的问题。

 

　　大家可以在网上找这个案例，欧洲为了处理废旧叶片的回收再利用专门做了四年项目，去年开始企业，他们希望探索在汽车、家具上等回收再利用，他们不仅是制造，从各个环节开始设计，起到了比较好的再利用。