热活化氧化物半导体回收碳纤维增强树脂基复合材料的机理与应用基础研究

There are potential economic and environmental significances for recycling high performance carbon fibers from the waste carbon fiber reinforced resin matrix composites (CFRP). CFRP can't be reshaped and secondary processing owing to its three-dimensional cross linked network structure, so development of a environmentally friendly, high efficient and value composites recycling method is becoming a imperative science and engineering problems. The aim of this study is recycling long carbon fibers with the original texture and overlay structure. The recycling experimental system will be established for CFRP based on thermally activated oxide semiconductors technology; clarify the law of decomposition for resin matrix materials in thermally activated oxide semiconductors; research on decomposition mechanism of resin matrix materials in thermally activated oxide semiconductors; establish quantizing relations between performance of the recycled carbon fibers and decomposition rate of resin matrix materials and process parameters; We will also carry out the recycled carbon fibers recovery researches by optimizing process parameters, and establish comprehensive recycling system of the high value and reuse of composites by life cycle assessment of recycling process. This project can not only help to solve the problem of environmental pollution and resource depletion, but also promote rapid development of the carbon fiber and CFRP industry for recycling high performance carbon fibers. It has a strong scientific significance and practical value.

从废弃的碳纤维增强树脂基复合材料中回收高性能碳纤维具有潜在的经济和环境意义。碳纤维增强树脂基复合材料具有三维交联网络结构，不能重塑和二次加工，开发一种环境友好、高效且高值的复合材料回收方法成为亟待解决的科学问题和工程技术问题。本项目以回收保持原有织构和铺层结构的长碳纤维为目标，建立热活化氧化物半导体回收碳纤维增强树脂基复合材料的实验系统，阐明热活化氧化物半导体对树脂基体的分解规律，研究树脂基体在热活化氧化物半导体中的分解机理，建立回收碳纤维品质、树脂基体分解率与回收工艺参数的量化关系，优化回收工艺参数，开展回收碳纤维的再资源化研究，对回收工艺进行生命周期评价，建立复合材料高价值再利用综合回收体系。项目的研究，不仅有助于解决环境污染和资源枯竭的问题，而且其中高性能碳纤维的回收，也将促进碳纤维及碳纤维复合材料行业的快速发展，具有较强的科学意义和实用价值。

从废弃的碳纤维增强树脂基复合材料中回收高性能碳纤维材料具有潜在的经济吸引力和环境效益。本项目针对碳纤维复合材料生产过程中产生的边角料和残次品、使用过程中破损的结构件以及生命周期末端的废弃复合材料制品等，以回收保持原有织构和铺层结构的长碳纤维为目标，建立了热活化氧化物半导体回收碳纤维复合材料的实验系统。研究了热活化氧化物半导体对碳纤维复合材料的选择适应性，提出了氧化物半导体选择机制，解决了碳纤维复合材料废弃物回收过程中氧化物半导体的选择问题。揭示了工艺参数对树脂基体分解过程及碳纤维品质影响的一般规律，研究了热活化氧化物半导体回收复合材料的机理。建立了回收碳纤维品质、树脂基体分解率与回收工艺参数的量化关系，探究了最优回收工艺路线，优化工艺参数，解决了实际回收过程中工艺参数不可预估的问题。面向产业化回收需求，设计和制造了碳纤维复合材料废弃物回收专用装置。将回收的碳纤维用于3D打印领域，开展了回收碳纤维的再资源化与再制造研究，建立了由碳纤维生产到碳纤维回收再至再制造应用的高价值再利用综合回收体系。项目研究成果对促进复合材料回收产业发展，对降低环境危害、建立节约型社会、实现我国制造业的绿色化和可持续发展均具有重要意义。.基于以上研究内容，发表及录用学术论文（标注项目资助号的论文和专利）12篇，其中SCI检索8篇、EI检索1篇，SCI源刊录用1篇、EI源刊录用1篇。投稿SCI源刊论文1篇。授权发明专利2件、实用新型专利2件、公开发明专利5件。参与绿色制造领域的国际学术会议及国内学术研讨会5次。培养硕士研究生3名。