【正文】 本達(dá)到市場(chǎng)可接受的水平。 工業(yè)化前景盡管復(fù)合材料回收在商業(yè)化道路上遇到了包括回收技術(shù)適用性、環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)性三方面在內(nèi)的許多障礙，復(fù)合材料回收企業(yè)和復(fù)合材料使用方（如汽車(chē)生產(chǎn)商和航空制造業(yè)）仍在持續(xù)不斷的努力。鑒于熱固性復(fù)合材料回收技術(shù)有很多技術(shù)上的難點(diǎn)，下面的討論將更多的涉及熱塑性復(fù)合材料。熱塑性復(fù)合材料的回收至今仍沒(méi)有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，但這并不意味著這些回收技術(shù)是沒(méi)有效果的，其商業(yè)化最大的阻礙是再生材料應(yīng)用市場(chǎng)的匱乏和較差的市場(chǎng)贏利能力。對(duì)于復(fù)合材料回收商業(yè)化發(fā)展的歷史和前景，Pickering[12]和Pimenta[9]最近都發(fā)表了相關(guān)文章，本文也做了簡(jiǎn)要的描述。 機(jī)械回收技術(shù)兩個(gè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化回收生產(chǎn)的企業(yè)分別是德國(guó)的ERCOM公司和加拿大的Phoenix Fibreglass 公司[12]，回收過(guò)程包括粉碎、研磨、再生材料分類(lèi)。ERCOM公司使的是可移動(dòng)式粉碎機(jī)和錘式研磨機(jī)，Phoenix Fibreglass 公司則是先將復(fù)合材料進(jìn)行兩次粉碎，對(duì)碎塊進(jìn)行分類(lèi)后再研磨。但由于再生材料的市場(chǎng)匱乏，無(wú)法實(shí)現(xiàn)盈利，1996年，ERCOM公司已經(jīng)倒閉，Phoenix Fibreglass 公司也停止了復(fù)合材料的回收生產(chǎn)。再生材料的市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)較低，機(jī)械回收的重點(diǎn)多集中在玻璃鋼上面。同時(shí)，再生短纖維含有很多雜質(zhì)，要么只能用做填料，要么只能用于生產(chǎn)低端復(fù)合材料。歐洲復(fù)合材料回收技術(shù)服務(wù)公司（ECRC）開(kāi)發(fā)出了適用于汽車(chē)行業(yè)的機(jī)械回收技術(shù)。復(fù)合材料行業(yè)的幾個(gè)核心技術(shù)人員在2003年組建了歐洲復(fù)合材料回收技術(shù)服務(wù)公司，目的就是要解決歐盟關(guān)于禁止報(bào)廢車(chē)輛填埋法令帶來(lái)的一系列問(wèn)題[43]。歐洲復(fù)合材料回收技術(shù)服務(wù)公司目前正在致力于建立一條完整的復(fù)合材料回收產(chǎn)業(yè)鏈：從車(chē)輛報(bào)廢后復(fù)合材料的收集到機(jī)械回收生產(chǎn)整個(gè)過(guò)程的低成本過(guò)程控制，到使用再生材料生產(chǎn)適用于汽車(chē)的復(fù)合材料。此類(lèi)再生纖維也得到水泥/石膏生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注，因?yàn)橛糜诘孛婧蛪w的聚酯涂料具有高堿性，這時(shí)可以通過(guò)向水泥和石膏中添加再生纖維來(lái)提高其耐堿性。事實(shí)已經(jīng)證明，再生纖維對(duì)于熱塑性復(fù)合材料來(lái)說(shuō)是一種具有相當(dāng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的填料，可以為復(fù)合材料帶來(lái)額外的附加收益。2008年6月的一篇報(bào)導(dǎo)預(yù)測(cè)，再生聚丙烯團(tuán)狀模塑料產(chǎn)品可以率先在汽車(chē)行業(yè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，但具體發(fā)展情況不為人知。 熱分解回收技術(shù)相比之下熱分解技術(shù)更適用于碳纖維/玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的回收。雖然樹(shù)脂可以被回收做作二次燃料和聚合原料，但實(shí)現(xiàn)纖維的成功回收才是熱分解技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力和最終目標(biāo)。樹(shù)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。見(jiàn)諸報(bào)導(dǎo)的有三個(gè)熱分解技術(shù)商業(yè)化案例[9]：再生碳纖維有限公司（RFCL）、JCMA公司和MITRCF公司。其中，英國(guó)的再生碳纖維有限公司是全球第一家實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)再生碳纖維的企業(yè)。為了避免復(fù)合材材料的炭化，RFCL公司的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程是在有惰性氣體保護(hù)的連續(xù)直通爐中進(jìn)行，樹(shù)脂得到了充分的二次燃燒并按照相關(guān)法規(guī)對(duì)尾氣進(jìn)行了凈化處理[9]。RFCL公司已經(jīng)成功對(duì)各種形式的復(fù)合材料進(jìn)行了回收，為了在不改變?cè)鰪?qiáng)材料結(jié)構(gòu)形態(tài)情況下直接回收整卷預(yù)浸料，該公司還設(shè)計(jì)了大口徑的連續(xù)直通爐。RFCL公司最近還成立了綠色碳纖維有限公司（GCF），主要生產(chǎn)再生短纖維和再生纖維粉末。據(jù)增強(qiáng)塑料網(wǎng)2010年3月30日的報(bào)導(dǎo)[51]，再生碳纖維有限公司（RCF or RCFL）在英國(guó)的西米德蘭茲郡建成了世界上第一家可回收連續(xù)碳纖維的工廠，該工廠每年可回收碳纖維復(fù)合材料廢料2000噸。另外，RCF公司還計(jì)劃在美國(guó)建立第二家回收工廠，并于2010年11月竣工。屆時(shí)，在美國(guó)收集整理的復(fù)合材料廢料可以在英國(guó)進(jìn)行回收處理。 化學(xué)回收技術(shù) 與機(jī)械回收和熱回收技術(shù)相比，化學(xué)回收技術(shù)遠(yuǎn)沒(méi)有那么完善，最近才剛剛開(kāi)展了針對(duì)不同溶濟(jì)的化學(xué)溶解體系的實(shí)驗(yàn)性研究，其潛在的環(huán)境影響（有害污水的排放、堿性催化劑的使用和處置）還有待解決。但仍值得繼續(xù)在工藝放大上做工作，考慮到超臨界水的環(huán)保特性，使用超臨界水會(huì)有更好的發(fā)展前景?；瘜W(xué)回收不會(huì)對(duì)再生產(chǎn)品的性能造成損失，再生樹(shù)脂完全可以用來(lái)生產(chǎn)新的復(fù)合材料，如果化學(xué)回收技術(shù)在環(huán)保和成本這兩個(gè)問(wèn)題能夠得到解決，將具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。增?qiáng)材料和基體材料終將可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的回收，當(dāng)然，樹(shù)脂基本要通過(guò)三級(jí)回收才能用做復(fù)合材料的生產(chǎn)原料。 未來(lái)的研發(fā)工作需要多學(xué)科的支持要實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料技術(shù)商業(yè)化這一偉大目標(biāo)必須結(jié)合多學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)在以后的研究中材料設(shè)計(jì)人員、材料生產(chǎn)廠商、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和回收廠商的共同努力也是必不可少的。對(duì)于復(fù)合材料應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)對(duì)更易回收的復(fù)合材料的需求十分迫切，雖然這與工業(yè)應(yīng)用對(duì)復(fù)合材料特性和性能的較高要求有所矛盾，這就需要一次開(kāi)創(chuàng)性的技術(shù)革新。所有領(lǐng)域的復(fù)合材料零部件的生產(chǎn)過(guò)程都需要進(jìn)行改進(jìn)，減少?gòu)U品率的同時(shí)可以更多的使用再生纖維和填料進(jìn)行生產(chǎn)。就已經(jīng)討論過(guò)的回收技術(shù)而言，無(wú)論是機(jī)械回收、熱回收還是化學(xué)回收，都需要進(jìn)一步提高回收效率和再生材料質(zhì)量，減少對(duì)環(huán)境的影響并提高其盈利能力。要實(shí)現(xiàn)真正意義上的復(fù)合材料回收，需要解決下面三個(gè)難題：（1） 復(fù)合材料中基本組分的分離；（2） 終端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造要考慮到復(fù)合材料的可回收性；（3） 優(yōu)化再生復(fù)合材料的性能。第一個(gè)問(wèn)題的解決重點(diǎn)要放在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)針對(duì)報(bào)廢產(chǎn)品的高效率的預(yù)分離技術(shù)（物理分離、化學(xué)分離和加熱分離）。這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)要從汽車(chē)、飛機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)這三個(gè)已經(jīng)大量使用復(fù)合材料的工業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)行。其中，產(chǎn)學(xué)研高度合作的研發(fā)模式非常重要，可以加速這一難題的解決。復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和加工過(guò)程是否考慮了復(fù)合材料能否回收這個(gè)問(wèn)題是第二個(gè)關(guān)鍵因素。復(fù)合材料的可回收性所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益自不用提，但這個(gè)問(wèn)題卻沒(méi)有得到太多的重視。材料能否可回收是未來(lái)材料研發(fā)和產(chǎn)品制造過(guò)程中解決的首要任務(wù)，舉例來(lái)說(shuō)，采用化學(xué)性質(zhì)相近的纖維和基體加工的熱塑性復(fù)合材料會(huì)大大提高產(chǎn)品的可回收性。復(fù)合材料的最終的目標(biāo)性能與其可回收性是兩個(gè)矛盾的問(wèn)題，未來(lái)的發(fā)展需要新的革新理念來(lái)解決這一問(wèn)題。第三個(gè)關(guān)鍵因素是再生復(fù)合材料的質(zhì)量問(wèn)題。多種回收技術(shù)都會(huì)導(dǎo)致再生材料性能的損失，其中再生增強(qiáng)纖維性能的降低最為明顯，帶來(lái)的應(yīng)用市場(chǎng)的匱乏嚴(yán)重的制約了復(fù)合材料回收技術(shù)的發(fā)展。要解決這個(gè)問(wèn)題可以從兩方面著手：（1）提高再生材料的性能；（2）降低復(fù)合材料原材料的使用門(mén)檻，更多的使用再生纖維和再生樹(shù)脂。5. 前景展望 實(shí)現(xiàn)車(chē)輛回收最大的障礙來(lái)自塑料和復(fù)合材料的回收，大多數(shù)情況下只能進(jìn)行粉碎處理。如果不能很好的解決塑料和復(fù)合材料的回收問(wèn)題，輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料就無(wú)法得到廣泛的應(yīng)用。此外，復(fù)合材料航空工業(yè)的用量正在不斷增加，如表2中提到的未來(lái)機(jī)型——空客A350和波音787。工業(yè)領(lǐng)域的這些發(fā)展趨勢(shì)都迫切需要實(shí)現(xiàn)真正意義上的復(fù)合材料回收，并不斷推進(jìn)回收技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。第一代風(fēng)力發(fā)電機(jī)即將達(dá)到使用年限，葉片中的玻璃鋼材料（最低限度也要對(duì)玻璃纖維進(jìn)行回收）急需得到回收，這個(gè)問(wèn)題值得相關(guān)政府（出臺(tái)相關(guān)法令和刺激性政策）和工業(yè)廠商（制造商、使用者）的關(guān)注。 展望2015離2015年只有5年的時(shí)間，我們不能期望到時(shí)復(fù)合材料回收的工業(yè)化會(huì)有太大的發(fā)展。與2006年80%的材料得到了回收再利用相比，歐盟垃圾填埋法令最新規(guī)定，車(chē)輛報(bào)廢后85%的材料要得到回收再利用，也可追加10%的材料進(jìn)行熱量回收，這就意味著占車(chē)輛總重量高達(dá)25%的材料粉碎后要進(jìn)行回收。自動(dòng)粉碎工藝技術(shù)正在得到不斷發(fā)展，荷蘭蒂爾就利用大眾汽車(chē)的自動(dòng)粉碎技術(shù)，新建了采用粉碎技術(shù)的回收工廠。但是，占塑料20%的復(fù)合材料的回收問(wèn)題到2005年能否得到解決仍是一個(gè)未知數(shù)。與汽車(chē)工業(yè)不同，航空工業(yè)和風(fēng)力發(fā)電工業(yè)并沒(méi)有相關(guān)的垃圾填埋法令。在復(fù)合材料回收發(fā)展在期待相關(guān)法令出臺(tái)和提高其經(jīng)營(yíng)能力的同時(shí)，回收技術(shù)也在不斷的發(fā)展，特別是在提高再生材料性能和降低回收成本方面取得了很大的進(jìn)步。隨著退役風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)量，以及汽車(chē)和航空工業(yè)復(fù)合材料用量的不斷增加，這必將引起社會(huì)和政府對(duì)復(fù)合材料回收技術(shù)商業(yè)化發(fā)展的關(guān)注。2009年12月在“Delft Skyline Debate”會(huì)議上提出了到2015年可用再生材料制造汽車(chē)的設(shè)想，可基于目前的回收技術(shù)工業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀，這一設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)還不確定。這不僅僅取決于各種工業(yè)材料的回收技術(shù)，還受到汽車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)材料性能的要求。圖11列舉回收技術(shù)工業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)。圖11 201202050年會(huì)不會(huì)出現(xiàn)全復(fù)合材料汽車(chē)目前，金屬和玻璃的回收技術(shù)發(fā)展已經(jīng)領(lǐng)先于聚合物和橡膠，全部使用再生金屬（鋼材、銅、鋁）和再生玻璃（車(chē)窗、車(chē)燈）制造汽車(chē)已經(jīng)成為一種可能。因?yàn)榻饘俸筒Ａг诨厥者^(guò)程中特性和性能沒(méi)有得到破壞，目前有大約45%的鋼材是通過(guò)回收廢鋼的方式生產(chǎn)的，幾乎沒(méi)有任何一家鋼鐵制造企業(yè)只使用鐵礦石進(jìn)行生產(chǎn)，電弧爐煉鋼甚至可以100%的使用廢鋼作為原料。在歐洲，每輛汽車(chē)中有超過(guò)100KG的鋁制零部件是來(lái)自于再生鋁（合金）。再生銅合金材料（每輛汽車(chē)10－35KG）也可以滿(mǎn)足汽車(chē)零部件的使用要求。至于占汽車(chē)總重3%的車(chē)窗采用再生玻璃制造已經(jīng)不存在任何技術(shù)問(wèn)題。而再生塑料和橡膠在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展卻大相徑庭，即使再過(guò)5年，也很難取得較大的突破。其中最主要的原因是再生聚合物和橡膠的性能較原生材料有所降低，常用聚合物的回收過(guò)程存在的困難也是一個(gè)阻礙因素。但是，再生復(fù)合材料可以用于汽車(chē)零部件這一點(diǎn)上是毋庸置疑的，如果報(bào)廢車(chē)輛的熱塑性復(fù)合材料保險(xiǎn)杠質(zhì)量狀態(tài)并且可以滿(mǎn)足滿(mǎn)足新車(chē)輛的使用要求完好，甚至可以直接再次回收并加工成新的保險(xiǎn)杠。但是，更現(xiàn)實(shí)點(diǎn)的做法最好還是在再生聚合物中混入原生聚合物再加工成復(fù)合材料。不過(guò)再生橡膠的性能損失會(huì)更加嚴(yán)重，所以通常情況下并不推薦使用再生橡膠用于生產(chǎn)同等級(jí)的汽車(chē)輪胎。在今后這5年時(shí)間里，復(fù)合材料的回收技術(shù)估計(jì)不會(huì)有太大的發(fā)展，再生纖維的商業(yè)化應(yīng)用絕大部分仍會(huì)停留在對(duì)性能要求不高的非結(jié)構(gòu)部件的低端應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)。可是，復(fù)合材料回收再利用的發(fā)展到了2030年、2050年及以后會(huì)是什么樣的情況呢。 展望2030年及以后 以2015年為起點(diǎn)再經(jīng)過(guò)15年，復(fù)合回收再利用的發(fā)展?fàn)顩r又會(huì)是什么樣。我們現(xiàn)在有20年的時(shí)間可以不斷開(kāi)發(fā)復(fù)合材料回收技術(shù)并推進(jìn)政府加快配套設(shè)施的建立和扶持政策的出臺(tái)。單單從能源再生的角度出發(fā)，我們就不能只對(duì)高價(jià)值的增強(qiáng)材料（碳纖維、玻璃纖維及其它）進(jìn)行回收，還要回收稀有的有機(jī)聚合物基體材料。如果到時(shí)退役風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片仍然進(jìn)行焚燒處理，汽車(chē)的復(fù)合材料和塑料零部件像其他工業(yè)廢料一樣進(jìn)行填埋的話(huà)，這種情況真是讓人無(wú)法想像。 工業(yè)化生產(chǎn)到了2030年將變遷十分高效，生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的復(fù)合材料廢料將少之有少，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就可以考慮如何使用再生纖維進(jìn)行加工。高昂的回收成本遠(yuǎn)高于再生材料的市場(chǎng)價(jià)值，到時(shí)政府的扶持政策會(huì)涉及所有復(fù)合材料回收領(lǐng)域，這足以擬補(bǔ)企業(yè)的損失。突破性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)會(huì)形成一個(gè)復(fù)合材料生產(chǎn)的良性發(fā)展的市場(chǎng)環(huán)境，對(duì)于復(fù)合材料生產(chǎn)方和使用方來(lái)說(shuō)，原生材料和再生產(chǎn)材料的使用會(huì)得到均衡的發(fā)展。復(fù)合材料回收再利用技術(shù)的最終的成功會(huì)表現(xiàn)在直接推進(jìn)交各式各樣輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料在交通運(yùn)輸業(yè)（汽車(chē)和航空）和其它市政公用行業(yè)內(nèi)的大量應(yīng)用。再經(jīng)過(guò)更長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，到2050年新一代具有與基體材料相似化學(xué)性質(zhì)的增強(qiáng)材料的誕生，會(huì)完全解決復(fù)合材料異相性和可回收性這一自相矛盾的問(wèn)題。熱塑性樹(shù)脂將大量替代不可再溶的熱固性樹(shù)脂。無(wú)論是增強(qiáng)材料和基體材料分離技術(shù)（最有可能是采用超臨界水的化學(xué)回收技術(shù)）還是可溶性基體的回收技術(shù)，到時(shí)都會(huì)非常成熟。禁止復(fù)合材料廢料和報(bào)廢產(chǎn)品填埋和焚燒處理的法令以及不斷提高的原生材料的生產(chǎn)成本將使得相關(guān)企業(yè)不必要太在意復(fù)合材料高昂的回收成本。致謝（略）