【正文】 熱塑性樹脂將大量替代不可再溶的熱固性樹脂。我們現(xiàn)在有20年的時間可以不斷開發(fā)復合材料回收技術并推進政府加快配套設施的建立和扶持政策的出臺。而再生塑料和橡膠在汽車領域的應用發(fā)展卻大相徑庭，即使再過5年，也很難取得較大的突破。2009年12月在“Delft Skyline Debate”會議上提出了到2015年可用再生材料制造汽車的設想，可基于目前的回收技術工業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀，這一設想能否實現(xiàn)還不確定。第一代風力發(fā)電機即將達到使用年限，葉片中的玻璃鋼材料（最低限度也要對玻璃纖維進行回收）急需得到回收，這個問題值得相關政府（出臺相關法令和刺激性政策）和工業(yè)廠商（制造商、使用者）的關注。復合材料的最終的目標性能與其可回收性是兩個矛盾的問題，未來的發(fā)展需要新的革新理念來解決這一問題。就已經(jīng)討論過的回收技術而言，無論是機械回收、熱回收還是化學回收，都需要進一步提高回收效率和再生材料質(zhì)量，減少對環(huán)境的影響并提高其盈利能力。屆時，在美國收集整理的復合材料廢料可以在英國進行回收處理。樹脂往往只是直接做作熱分解回收生產(chǎn)中的二次燃料，或者分離后用于火力發(fā)電。歐洲復合材料回收技術服務公司（ECRC）開發(fā)出了適用于汽車行業(yè)的機械回收技術。鑒于熱固性復合材料回收技術有很多技術上的難點，下面的討論將更多的涉及熱塑性復合材料?；旧蠠崴苄詷渲徒饘倩w都具有可重熔和重塑的特性，只有這兩種復合材料的生產(chǎn)過程廢料可以在不改變其原始形態(tài)的情況下進行回收和再次使用。要克服以上這些發(fā)展障礙，Pimenta等人覺得要解決以下幾個問題：在全球范圍內(nèi)有組織的聯(lián)合復合材料生產(chǎn)企業(yè)、復合材料產(chǎn)品使用方、回收廠商和研究人員共同的努力；需要政府的政策來鼓勵回收廠商，對復合材料填埋處理的企業(yè)進行懲罰并對積極回收復合材料的企業(yè)進行獎勵；制定恰當?shù)恼咧С只厥占夹g的發(fā)展并對材料處理和能量回收制定限額管理制度（類似于歐盟的報廢車輛處理法令）[2]；各方面通力合作，對復合材料廢料進行分類和預分離，建立持續(xù)穩(wěn)定的復合材料碎片供應鏈；確定再生材料的目標市場和價格；對回收工藝過程和再生材料進行壽命周期分析；最重要的問題是在相繼解決以上幾個問題的同時如何開拓再生材料的應用市場。在不久的將來，我們期待著相關法令的出臺來禁止風電行業(yè)和交通運輸業(yè)復合材料焚燒處理。最近一項歐盟國家的聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)，機械回收得到的再生纖維與樹脂的結合性很差，而且實際應用過程中要求再生纖維的長度要高于原生纖維，絕大多數(shù)的再生纖維只能用于低端產(chǎn)品生產(chǎn)。然而，由于復合材料中含有較多的無機材料，焚燒將產(chǎn)生60%的復合材料殘渣。此外，退役風力發(fā)電機的數(shù)量之多也是一個嚴重的問題。 風力發(fā)電機葉片回收發(fā)展現(xiàn)狀 風力發(fā)電機中使用的復合材料及其面臨的回收問題風力發(fā)電最現(xiàn)實可行的綠色能源之一，在過去十年里全球風力發(fā)電總量已經(jīng)累計增長了超過30%。待回收材料及其組分要按以下三個條件進行分類：能否直接重復使用、能否燃燒產(chǎn)生熱量、能否回收循環(huán)利用。為了解決以上這些問題，人們開發(fā)出了“自增強”復合材料。雖然在眾多工業(yè)領域中，汽車工業(yè)的復合材料用量最大，但與航空工業(yè)使用的高性能復合材料相比，汽車使用的復合材料相對比較便宜。 汽車工業(yè)復合材料回收發(fā)展現(xiàn)狀汽車工業(yè)是目前應用復合材料最大的領域之一，新一代汽車中復合材料用量處于穩(wěn)步增長。 空客公司空客公司在2005年就成立了“PAMELA” 項目組（退役飛機高級管理項目），目標是在未來幾年內(nèi)可以將飛機中可回收材料的比例從目前的70－75%提高到90%[41]。經(jīng)過材料創(chuàng)新技術公司（MIT）、再生碳纖維有限公司（RCF）（）聯(lián)合波音公司及其材料供應商的共同努力，已經(jīng)實現(xiàn)了高價值碳纖維的回收循環(huán)利用。 波音公司2006年，波音公司[37，38]聯(lián)合其它10家航空飛機制造商成立了飛行回收協(xié)會（AFRA），一致承諾不斷完善退役飛機的管理工作[38]。碳纖維價格最高可達50美元/磅，碳纖維回收循環(huán)利用將會帶來不錯的經(jīng)濟效益。 航空、汽車和風力發(fā)電工業(yè)的復合材料回收 航空工業(yè)復合材料的回收發(fā)展現(xiàn)狀復合材料結構部件的開發(fā)并應用于軍用飛機已經(jīng)有超過50的歷史，民用飛機這些年在金屬零件和結構件的復合材料化同樣發(fā)展迅速。但從技術商業(yè)化的角度來看，低溫回收的成本卻又高于再生鋁的市場價格。目前尚且可以對FMLs進行直接填埋，但這種方法將來很有可能會被禁止，所以現(xiàn)在著手開發(fā)纖維增強鋁基層合板的回收技術十分必要。電解電流在200－500 A/m2之間，電解效率則可達到70－90%，但與機械方法等常見的回收方法相比，單位熱量消耗（－）要高的多。用于熔化回收金屬基復合材料的設備有很多種，一般是感應爐、反射爐、膛式爐或筒式旋轉爐等設備，回收得到相對應的金屬鑄錠[29]。要了解更多關于金屬基復合材料的內(nèi)容[28]，可以查閱Miracle的文章，他從金屬基復合材料的原理到生產(chǎn)工藝進行了全面的介紹?；瘜W溶解的回收效率取決于有機樹脂基體的種類，其中提前做好復合材料的分類是化學溶解的關鍵步。同時，化學溶解過程還會生成超臨界水和超臨界醇[4，5]。強度較低的再生玻璃纖維不建議再用于生產(chǎn)風機葉片，但可以用于生產(chǎn)絕熱材料。氣體產(chǎn)物通常是一氧化碳、二氧化碳和碳氫化合物的混合物（熱容相對較低，1520MJ/kg），這些氣體產(chǎn)物的燃燒可以作為熱分解反應（吸熱反應）的熱源使用。燃燒回收過程使樹脂氧化產(chǎn)生二氧化碳和水蒸汽，同時產(chǎn)生熱量；與此不同，熱分解回收過程會破壞樹脂的分子鏈結構，從而生成具有更小分子量的有機化合物，例如油、煤氣和硬焦。較低的機械性能限制了它們在模塑復合材料中的應用。 燃燒硫化技術 諾丁漢大學的采用燃燒硫化技術，利用樹脂燃燒產(chǎn)生的熱量回收玻璃纖維和碳纖維。但通過比較纖維強度和纖維復合材料的拉拔強度研究纖維和樹脂基體間的界面結合強度，再生玻璃纖維與樹脂的界面結合強度較差。通過熱熔法可以回收得到用于注射模塑生產(chǎn)的顆粒，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品各項指標均較滿意。然而對于熱塑性復合材料回收的相關研究表明，雖然纖維的拉伸強度和模量有所降低并且表面得到了破壞，但其破壞應變和耐水性卻得到了提高。提高小型電子產(chǎn)品和體育休閑產(chǎn)品的收集效率依然是一項目具有挑戰(zhàn)性的工作。由于樹脂基復合材料占有絕大多數(shù)的市場份額，此類復合材料的回收得到了更多的關注，其中大量的研究是關于熱固性樹脂與增強纖維的分離技術。進一步的創(chuàng)新性研究希望能夠在分離和回收技術方面得到突破并最終實現(xiàn)復合材料的回收，開發(fā)出更多可回收的復合材料。熱回收則是利用高溫（300~1000℃）分解樹脂，并分離出增強纖維和填料。當下和以后的廢棄物處理的相關法規(guī)都要求將報廢車輛中的所使用的工業(yè)材料進行回收再利用。復合材料最近已經(jīng)成為新一代復合材料飛機的主要材料，例如波音夢幻客機787（復合材料53%）、空客A380（復合材料25%）以及未來的空客A350（復合材料53%）。一般來講，復合材料可以分為以下三類：聚合物基復合材料（PMC）、金屬基復合材料（MMC）、陶瓷基復合材料（CMC）。復合材料回收技術進展摘要：復合材料雖然在汽車、航空航天和再生能源等工業(yè)領域得到了廣泛的應用，但是由于復合材料自身固有的異相性，特別是熱固性樹脂基復合材料，致使復合材料沒有得到妥善的回收。按照增強材料形態(tài)，復合材料又可分為：顆粒增強復合材料、纖維增強復合材料和疊層復合材料。提高汽車燃油效率的關鍵手段就是減輕重量，作為復合材料應用最多的領域，復合材料（車身、內(nèi)飾、底盤、引擎蓋和電氣組件）的使用量增長迅猛。回收循環(huán)利用可以節(jié)約復合材料用增強材料和基體的生產(chǎn)資源和能源消耗。此方法可以生產(chǎn)出可再次使用的纖維和無機填料，并可將熱裂解、氣化和氧化過程中產(chǎn)生的熱量作為二次能源使用，但熱回收過程也使得纖維和顆粒的性能不同程度的降低。不久的將來不難想象會出現(xiàn)全復合材料汽車，甚至會實現(xiàn)全部用再生材料生產(chǎn)的汽車。同時，人們也在開發(fā)熱塑性樹脂基和金屬基復合材料的回收技術[14]。（3）后處理回收：此過程是整個回收工藝鏈的核心步驟，可以根據(jù)復合材料種類的不同，使用機械、高溫或化學回收方式進行。熱塑性復合材料的回收大都集中在熱塑性塑料和聚合物上，所以在下面不再過多闡述。即使涂料和巴爾杉木的存在對成型產(chǎn)品的強度、斷裂延伸率和沖擊強度有一定的不利影響，但在巴爾杉木含量較低的情況下卻對產(chǎn)品模量和沖擊強度有一定的提高。目前，再生玻璃纖維在不改變原有復合材料生產(chǎn)工藝的情況下生產(chǎn)的復合材料性能可以受到最小程度的影響，但隨著再生玻璃纖維填充量的增多，復合材料的彎曲強度和沖動強度明顯降低。漢堡大學則采用熱分解硫化技術在回收增強纖維的同時對樹脂降解產(chǎn)生的二次燃料進行回收，此項技術以后再做單獨介紹。同時，Pickering表示，硫化回收技術只有達到年回收復合材料10000噸的情況才能實現(xiàn)真正實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，鑒于碳纖維的高價值，只有碳纖維回收可以實現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)。由于這些小分子量產(chǎn)品有可能作為其它化學反應的原料使用，使得熱分解技術在回收樹脂基方面具有相當大的優(yōu)勢[12]。這三種熱分解產(chǎn)物各自所占的比例取決于復合材料類型和熱分解溫度[12]，通常情況下，固體產(chǎn)物所占質(zhì)量比重最高（50%，甚至可以高于2/3），液體產(chǎn)物占10－50%，氣體產(chǎn)物僅占5－15%。同樣，由于經(jīng)濟原因，熱解氣化技術也沒有實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，因為將風機葉片直接填埋的成本更低。采用水和醇類化合物作為溶劑不僅僅是因為環(huán)境因素，通過溶液蒸發(fā)或蒸餾可以回收循環(huán)使用溶劑（水和醇）同樣是一個考慮因素。因此，當明確知道復合材料種類的情況下可以使用化學溶解技術進行回收，而在多種復合材料混雜在一起，機械手段無法對它們進行分類的情況下就無法使用化學溶解技術。金屬基復合材料的市場價格一般來講要比單純的金屬高的多，而且MMC在生產(chǎn)過程可以直接當作金屬使用?；厥者^程的熔化和精煉工藝與鋁及其合金生產(chǎn)工藝相似。 纖維增強金屬層合板的回收纖維增強金屬層合板（FMLs）是由金屬、纖維和樹脂組成的多組分材料，典型的FMLs是交替鋪放金屬薄片和纖維/樹脂預浸料并利用壓機和熱壓罐固化成型。技術的可行性關鍵在于，與填埋相比，F(xiàn)MLs的回收過程對環(huán)境造成的影響要更小，尤其是在小規(guī)模生產(chǎn)時。 熱分層技術荷蘭代爾夫特理工大學對比研究了低溫和高溫分離技術。高比例復合材料化的新一低飛機正準備投入市場，世界上最知名的飛機制造商歐洲空客和美國波音公司已經(jīng)將復合材料從原來的飛機表面和次結構部件逐漸應用到了主結構部件上。飛機的擁有者將退役的飛機直接丟棄在沙漠里，是因為他們只看到了報廢飛機的賬面價值。AFRA成立的目標包括解決退役飛機處理對環(huán)境的影響，持續(xù)研發(fā)飛機的回收技術并與其它廠商做到技術共享。這兩家公司都采用熱分解技術，此技術是利用樹脂（快）和碳纖維（慢）氧化速度的差異性使纖維和樹脂分離?？湛凸静捎门c波音公司相同的熱分解回收技術并努力擴大生產(chǎn)規(guī)模，目的使新一代飛機中的大量復合材料可以得到最好的循環(huán)利用。復合材料的使用已經(jīng)為普通車輛減重200KG以上，在將來重量減輕幅度會更大。另外，復合材料在單輛家用轎車中的用量也很少。很多天然增強材料（如亞麻纖維、大麻纖維、椰棕絲、蕉麻、玄武巖纖維、動物毛發(fā)、羽毛等）在裝飾和半結構性復合材料中也得到了應用。相應的拆解方法和回收技術都有待完善。截止2008年全球風電裝機問題已經(jīng)達到了120GW，其中當年裝機容量就超過了27GW[47]。基于風力發(fā)電機20年的使用壽命計算，整個風力發(fā)電行業(yè)20年后產(chǎn)生復合材料廢料將超過100萬噸。要解決這些殘渣的潛在污染問題，要么填埋，要么再進一步回收得到再生材料。另外，機械粉碎和研磨過程無疑要消耗大量的電力，這可能會成為回收技術市場開發(fā)的一大障礙[24]。屆時，所有的退役飛機、報廢車輛及其粉碎殘余物、退役風力發(fā)電機都不得不尋找一種切實可行且不破壞環(huán)境的處理方法。新一代更易回收的復合材料的開發(fā)同樣