3.聚合物復(fù)合材料的再利用

風(fēng)能和航空制造業(yè)每年可生產(chǎn)200萬噸的FRP。航空業(yè)是可回收的大量復(fù)合廢物的來源。福克航空公司正在努力開發(fā)回收技術(shù)，以獲得高質(zhì)量的CF。此外，聚合物復(fù)合材料的再利用只能進(jìn)行一定次數(shù)的循環(huán)，這取決于這些材料中的各自組分。歐盟廢物管理層級(jí)示意圖如圖13所示。

圖13：歐盟廢物管理層級(jí)示意圖

再生聚合物可用于生產(chǎn)木塑復(fù)合材料（WPC）。這些復(fù)合材料具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度和耐腐蝕性。Xing等人鼓勵(lì)重復(fù)使用聚合物復(fù)合材料，將乙酸作用于碳纖維增強(qiáng)塑料廢料上。進(jìn)行熱壓操作后使CFRP廢料膨脹變軟，這些CFRP可以很容易地切成長條、大薄片或其他定制形狀，因此可被用于許多結(jié)構(gòu)制造（如圖14所示）。此外，在回收過程中可以保持材料的物理和機(jī)械性能，新制備的CFRP板的彎曲強(qiáng)度可以與原始CFRP板相當(dāng)。

圖14：膨脹CFRP制品的再利用方法

Yang等人開發(fā)了石墨增強(qiáng)再生高密度聚乙烯（HDPE）的復(fù)合材料。研究進(jìn)一步報(bào)告了優(yōu)化石墨和HDPE混合物的各組分含量并比較其熱性能。HDPE、PP和LDPE可用于制成圓柱形部件。在另一個(gè)研究表明，Ahmadinia等人通過回收利用制定了一項(xiàng)關(guān)于回收塑料瓶廢料的高效益方法，并將這些回收物用作增強(qiáng)介質(zhì)。結(jié)果表明，添加PET回收物顯著改善了材料的機(jī)械性能。

在一些國家，利用CF開發(fā)雙軸轉(zhuǎn)向架應(yīng)用在鐵路制造方面。利用回收的CF不僅有助于環(huán)保，同時(shí)也使轉(zhuǎn)向架的成本最小化。然而，回收物的機(jī)械性能尤其是抗疲勞性的影響仍需要研究。

增材制造（AM），由于其分布式的制造能力可以實(shí)現(xiàn)零浪費(fèi)制造，可通過AM的循環(huán)經(jīng)濟(jì)方法回收3D打印復(fù)合材料產(chǎn)品。大多數(shù)研究者采用復(fù)合材料/聚合物原料絲制造3D打印復(fù)合材料產(chǎn)品，復(fù)合材料的回收利用包括金屬/塑料、塑料/塑料、陶瓷/塑料和纖維/塑料。贊德等人和Domingues等人[217]在PET/PP/PS和輪胎廢料/PP回收方面取得了進(jìn)展。類似地，Singh等人通過回收3D打印產(chǎn)品中的聚乳酸（PLA）、丙烯腈層開發(fā)苯乙烯（ABS）和高抗沖聚苯乙烯（HIPS）評(píng)估其結(jié)構(gòu)性能。此外，研究使用這些回收物和原始材料進(jìn)行3D打印有助于評(píng)估這些材料的最佳配比，這將最終幫助開發(fā)使用含再生塑料的高質(zhì)量復(fù)合材料。

Pan等人研究了利用長絲擠出將粉末轉(zhuǎn)化為再生HDPE/PP中Fe、Cr、Si和Al的摻入量對(duì)材料的影響。結(jié)果表明，CrFeSi或AlFeSi的摻入量為1%時(shí)，顯著改善了HDPE/PP長絲的機(jī)械特性和界面相容性。同樣，在回收塑料中摻雜Fe顆粒，為材料無損檢測(cè)的應(yīng)用提供了可能。

使用Al₂O₃/SiC增強(qiáng)塑料廢料制造陶瓷/塑料復(fù)合材料在模具制造中具有應(yīng)用的潛力。類似地，通過對(duì)再生HDPE、PA、ABS和LDPE的流變性能研究，驗(yàn)證陶瓷/塑料長絲的適用性。

使用回收的納米纖維進(jìn)行復(fù)合材料的3D打印也是促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)方法的技術(shù)之一。木材殘?jiān)⑾憬丁⒁拥忍烊辉偕w維被轉(zhuǎn)化為3D打印的復(fù)合原料的研究已有報(bào)道，這表明農(nóng)業(yè)廢棄物的回收利用為環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供了一種可行的解決方案。

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