CCIC、UNNC连续RCF创新交付低成本、低碳CFRP

来自长江三角洲碳纤维与复合材料创新中心(CCIC,中国常州)和宁波诺丁汉大学(UNNC,中国宁波)的易晓苏教授团队在2026年中国SAMPE大会上展示了一个全闭环再生碳纤维制造平台,解决了行业长期存在的四大痛点:能耗极高、碳足迹沉重、原材料成本高昂以及低价值废料降级回收问题。

来源(所有图片) | CCIC, UNNC

原生聚丙烯腈(PAN)碳纤维带来了严重的环境负担。东丽公司(日本东京)2025年的生命周期分析(LCA)数据显示,每公斤碳纤维的能耗为318.2兆焦耳(MJ/kg),二氧化碳排放量约为20公斤,其中纤维生产占碳纤维增强聚合物(CFRP)生命周期温室气体排放量的59%。中国拥有全球290,230吨2023年碳纤维产能的51%,且电网碳排放因子为0.95公斤二氧化碳当量/千瓦时——远高于西方经济体,加剧了国内脱碳压力。与此同时,昂贵的原生纤维(每公斤11-17美元)阻碍了汽车轻量化的规模化应用,而传统回收技术仅能生产低端短纤维非织造布,无法供应高价值织物和预浸料。仅风力涡轮机叶片每片就消耗10吨碳纤维,这将产生巨大的未来废弃物流,且再利用途径有限。每公斤11-17美元的原生纤维价格高昂,阻碍了汽车轻量化的规模化应用,而传统回收技术仅能生产低端短纤维非织造布,无法供应高价值织物和预浸料。仅风力涡轮机叶片每片就消耗10吨碳纤维,这将产生巨大的未来废弃物流,且再利用途径有限。

CCIC与UNNC的专利创新技术ContRGF是一种再制造工艺,可将破碎的回收碳纤维(rCF)转化为无限长的工业标准连续纱束(12K-48K束)。该rCF的抗拉强度达到2.0-3.5吉帕(GPa),模量达到200-350吉帕(GPa),符合中国T/CSTM 00882-2023大束碳纤维纱线标准,且成本仅为35元人民币/千克(约5-6美元/千克),低于原生替代品。

结合中国-欧盟ECO-COMPASS项目开发的生物基环氧树脂,该材料可制成完全绿色的ContRPMC复合材料。这些材料可通过预浸料、热压罐、模压、液体成型和RTM技术加工成航空航天结构件和轻量化汽车零部件。此外,以此方式制造的复合材料部件可进行温和的催化降解(120°C,3-4小时),从而实现二次完全回收循环。

使用ContRPMC复合材料验证了原型。

完整的知识产权组合涵盖四项核心专利技术:连续再生纤维纺织、全催化基体-纤维回收、可降解生物树脂合成以及绿色复合材料工艺技术。汽车轻量化结构和航空航天RTM部件的原型已验证了实际的可制造性。

最终,该技术通过为风能、汽车和航空航天大众市场提供价格合理、高性能且完全可回收的碳纤维材料,解决了中国CFRP行业关键的可持续发展短板,推进了国家双碳目标的实现,并提升了国内复合材料制造商的全球竞争力。

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