我国在册的复合材料相关企业据不完全统计超过1万家。复合材料行业规模以上企业的产量统计，复合材料工业协会（原玻璃钢工业协会）提供的历年可考数据显示，截至2018年，我国复合材料保有量已经超过3400万吨。

 

又根据不饱和聚酯树脂供应分会，营销与环氧树脂协会的统计，再根据纤维增强领域中不饱和聚酯树脂的消费量统计，2017年和2018年复合材料产量接近500万吨，按此计算，目前的复合材料成品超过5000万吨，并且继续以每年10％的速度增长。

 

经计算，复合材料生产过程中边角废物（包括废料）的效率约为6％，在此基础上可以得出结论，已经拥有了超过200万吨的复合材料成品，成品的一般使用寿命约为20-30年。

 

九十年代中期，复合材料产业发展进入了一个爆炸性时期。当时，复合材料产业的技术门槛低，材料和工艺技术相对落后，产品寿命质量难以保证。在复合材料爆炸性增长的过程中，企业以销售为主导，市场竞争激烈而破坏性大，导致产品的质量和耐用性难以保证，例如复合材料砂管，复合材料冷却塔，复合材料电缆保护管，SMC化粪池，在初期较原始的市场竞争的情况下出现了严重的质量问题，这使得难以保证所供应产品的耐用性，此外，复合材料产品具有广泛的应用范围和不同的应用环境。应用环境也会影响某些领域（例如户外产品或承重产品）的自然老化和产品疲劳性。导致复合材料的耐用性在实践中难以满足理论寿命要求，这加速了复合产品的生产，同时因为回收技术发展缓慢，大部分复合材料的固体废物被掩埋了，因此难以获得准确的统计数据。

 

我国一直在研究探索复合材料回收技术，各企业，大学和研究机构的回收技术的研究方向在重复利用，焚烧能量收集方法，水泥窑处理方面的合作，机械破碎和添加剂的使用，热解，化学溶解（定向解聚），可降解材料等。每种方法都有其独创性和优点，但也有其缺点。

 

1.能量获取-燃烧

 

获得能量的方法是相对直接的处理方法。通过燃烧一部分可用于发电和提供热量的高分子树脂材料来获得能量，但是由于复合材料的树脂含量低，尽管发热量高，但总热值受到限制；由于复合材料中的玻璃纤维含量较高，因此在燃烧过程中，如果将大量玻璃纤维融化成玻璃，则很容易粘附到炉体或炉排上，从而产生潜在的安全隐患，因此，不可能实现工业化，实际上，废物处理厂和发电厂并不愿意回收FRP产品。

 

2.水泥窑的协同处理

 

英国和德国的水泥窑协同工艺相对成熟，长期以来，人们对水泥窑中无碱玻璃纤维的成分和数量进行了很多实验，以确保加入后水泥的质量不会受到影响，但是我国没有成熟的实验数据和成熟的应用经验，目前一些企业正在该领域开展工作，也许不久的将来将采用这种处理方法，但是从某种意义上讲，水泥窑联合处理只是对无法再利用的废物的处理，更不用谈高价值。

 

3.化学溶解（定向解聚）

 

通过溶剂，温度和压力，聚合物在某个关键位置打开以形成长链单体或树脂原料，这是使循环经济成为现实的好方法。目前，许多大学都在基于聚合物材料的基础上进行各种研究（主要是塑料和橡胶）。热固性复合材料的基体树脂降解过程也很活跃，然而尚未实现产业化，研究成果多处于实验室状态，设备投资比较大，经济性还要做进一步的评测。

 

4.生物降解

 

目前，许多大学进行了可生物降解的生物基和可生物降解的材料（主要是塑料和橡胶）的开发工作，但对热固性树脂生物基和可降解的材料的研究较少，目前只有聚乳酸和由于性能的差异和可降解材料的高成本，一些材料仍处于研究阶段，因此难以实现工业应用。

 

5.热解

 

热解是通过提取能量以形成多组分的小气体或液体并分离纤维和填料来打开有机成分的聚合物链的方法，该方法通过缩合，催化和蒸馏过程产生的气体和液体可以由轻质燃料油制得。产品大规模热解，无需分段，更有效地回收碳纤维产品，目前上海交通大学和上海业实科技有限公司正在进行中试，上海腐殖质热解工艺需要分离在热解之前先研磨碳纤维产品。回收的碳纤维为短纤维，难以控制其长度梯度。此外，对短碳纤维的长度和形状没有标准要求。回收碳纤维捷径的主要方向是生产薄毡或织物，传统的切断毡的技术和设备是将未破碎的纤维切成一定的长度，然后均匀地分散成碎毡，目前尚无技术和设备的研究。此外，如何确保短纤维长度的均匀性和良好的分散性还需要进一步研究，碳纤维毡的制造过程还需要去除静电和抗爆炸性，这需要相对较高的设备。碳/玻璃混合纤维的再利用。

 

为了热解玻璃纤维复合材料的过程，有必要从经济角度准确计算其效率并证明其工业化途径的可行性，所需的能量和热解油的量将影响玻璃纤维复合材料的各种生产过程和树脂含量。热解得到了极大的改善。热解能源由电力，天然气，煤炭，微波等升级为复合热解直接产生的热解气和热解油，大大降低了热解过程的成本和自然能源的消耗，但是如果使用气体提供热解能热解和热解油，能充分满足热解的能源需求吗？能生产出更多有价值的轻质油吗？为此需要更多的实验数据。如果热解产生的能量不能满足热解所需的能量，推广热解玻璃纤维复合材料的工业化值得怀疑。

 

6.再处理

 

对于复合材料产品，在其使用寿命到期或报废后，其功能可以直接转移或加工以改变使用方向，从而可以重复使用，例如，叶片可用于管道，储水罐高原缺水地区，化粪池等；可以将叶片腹板加工成墙的墙壁，保温板等，以获得较高的再利用价值，但是，由于回收叶片的数量相对较少，因此需要对再利用产品及其使用方向进行进一步研究。

 

7.机械粉碎添加

 

目前，这种方法是运行成本低，容易实现的工业回收技术，但是目前，水泥产品，如复合材料产品（SMC / BMC），建筑板，非承重井盖，铺路砖和马六甲已被应用。绝大多数回收公司或地方政府为临时处置而移动，收集或分解回收材料；如果将它们粉碎后进行处理，则环境和安全风险会更大，因为它们很容易诱发粉尘和燃烧，雨水会更严重地污染地面。

 

传统的水泥产品或混凝土的使用，由于玻璃纤维与水泥的碱收成反应，导致建筑行业不敢应用，但是可以通过在抗裂砂浆中使用加工的玻璃纤维捷径来解决这个问题。研究了玻璃纤维在砂浆中的功能和反应机理，以替代现有的PP纤维，木质素纤维和碱性玻璃纤维，技术进步包括恒温复合材料和多种添加剂的回收和离解设备，该设备可确保玻璃纤维和树脂以及保持一定的长度梯度，这些添加剂阻碍了玻璃纤维与水泥之间的聚集反应，确保了纤维分散的均匀性，并提供了更好的抗裂性和抗渗性。经过第三方对比测试，各种性能均优于传统的PP纤维。与PP纤维相比，加工玻璃纤维具有更大的优势。如今，该技术已在许多项目中使用。

 

综上所述，结合当前复合材料回收技术的发展，通过破碎法将玻璃纤维废料应用于反坦克砂浆是可行的，热解技术可以实现碳纤维的回收，但需要对商业模式和回收设施进行进一步的研究和讨论。实验数据完成后，必须在性能计算后确定玻璃纤维增强复合材料的热解，定向解聚技术还必须研究玻璃纤维的分离技术，解聚效率和关键设备。预计行业将迅速实现，并将识别出高基质树脂利用率和循环效应。从源头上解决复合材料中的基质树脂回收问题，可降解基质材料的测试是终方向，但与此同时，应考虑在工艺条件下进行玻璃纤维回收。

 

从循环再利用的整体技术和产业发展的角度来看，循环利用技术的应用应基于循环利用技术的现状，以实现循环利用综合体的产业化；各种回收方法的工业化必须集中在回收玻璃纤维的再利用方法上。推广和应用所有回收技术其目标是工业化，高效，低成本和高价值，从目前的技术状况分析，实现复合材料回收的步骤如下：1、重复利用；2、机械粉碎添加再利用；3、热解法；4、能量回收；5、定向解聚法；6、生物降解法。

 

热固性复合材料固体废弃物的回收产业的发展任重而道远，希望行业各企业、研究机构、高校等继续努力研究探索。

 

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18653463667  于珍

 

作者：物资再生协会纤维复合材料再生分会 张荣琪 张军

 

来源：化工信息周刊