宋皓翔 杨佳 陈柯旭

摘要：随着社会的进步以及科技的发展，各行各业产生的工业废物需要进行回收利用，可持续发展的理念一直在贯彻落实。我国的聚合物基碳纤维复合材料废弃物的处理一直都是首要问题，在这类问题上，处理的方法主旨就是可持续发展以及环保节能。本文将通过对碳纤维的具体使用情况进行分析，详细的讲解了聚合物基碳纤维复合材料废弃物处理的重要性和具体处理方法。

关键词：聚合物基碳纤维复合材料废弃物；处理方法；可持续发展；环保节能

首先，碳纤维是一种黑色的无机高分子纤维，含碳量极高，一般在九成以上。它的纤度极佳又具有普通碳素材料的物理特性，织物编织性也较好，再加上其他种种优良的性能，在当今社会被称为“材料之王”。碳纤维的用途主要在与传统易得的普通材料如陶瓷和金属等进行材料复合，制造出各项性能较为出众的结构复合材料，碳纤维在伴随着复合材料的出现给世界的材料史带来了新的突破，注入了新鲜的血液，因为碳纤维被称为是21世纪的黑色革命者。

一、聚合物基碳纤维复合材料的基本概述

1.1碳钎维材料的性能

碳纤维材料材质较轻、轻度高、模量高、导热性能好、导电性能也较高，不仅如此碳纤维的疲劳强度大、没有蠕变现象，更具有抗腐蚀、辐射以及没有磁性等优良性能，因为碳纤维被广泛应用于航空航天领域，在军用、民用上覆盖也较广，这种材料在政治上也是敏感的新材料，世界上美国和日本在碳纤维的生产和使用上占据了世界消费的八成以上，西方欧美等国家把碳纤维归类为战略物资，限制了其在中国的运输甚至封锁。

碳纤维作为一种新兴材料，并不是绝对完美的，碳纤维材料的抗剪强度低，在进行材料的设计时轴向的强度浪费较为严重；碳纤维材料在和强酸接触时容易发生氧化反应，与金属材料复合容易导致金属谈碳化以及电化学腐蚀；熔点较高，若想对碳纤维材料进行熔融处理难度较高，也尚未发现存在溶剂可以让其直接溶解。这些缺点表明了碳纤维材料的处理和生产并没有想象中的那么简单，能量消耗大、污染严重、技术要求高都是它的主要特点，这些生产特点也容易产生碳纤维垄断的现象。

1.2聚合物基碳纤维复合材料的应用

碳纤维材料一般不做单独使用，只有在作为绝热保温材料时才会单独使用，其他大多数情况下都是作为一种强化型材料添加到聚合物基体材料中组合成新型高性能复合材料，在碳纤维应用的最早期，航空航天以及国防领域都有广泛使用，碳纤维材料技术日益成熟时，在机、交通、运输、建筑、化工等行业以及高端产业都有使用，到现在已经成为了高新技术产业中必不可少的一项材料，军用武器外壳、智能机器人、飞机材料、人工韧带等材料都有碳纤维材料的身影。

二、聚合物基碳纤维复合材料废弃物处理的重要性和具体方法

2.1聚合物基碳纤维复合材料废弃物处理的重要性

自2009年在哥本哈根召开了全球气候变暖的会议，会议的主旨在于号召全球减少碳排放，力争全球节能减排，并且对工业废弃物的回收再利用进一步加强，其中聚合物基碳纤维复合材料废弃物的回收利用处理是重点之一。对比西方发达國家对碳纤维材料研究早、回收利用的技术已经相对成熟的现状来看，中国的生产和再生回收都处于比较初始的阶段，再加上资源匮乏且现阶段需求量巨大的状况，许多企业对碳纤维的研究甚至经历过原材料稀缺的地步，导致了现阶段我国的碳纤维相关材料不仅质量差而且价格偏高的现象出现，这些状况在短时间内都很难处理，只有我国注重聚合物基碳纤维复合材料废弃物的回收利用以及再生技术的发展，达到减少进口量以及原材料浪费减轻的效果，才可以帮助我国碳纤维相关技术的创新和发展。

2.2聚合物基碳纤维复合材料废弃物的处理方法

聚合物基碳纤维复合材料废弃物的分类主要是固化类以及为固化类两种，可以回收利用的聚合物基碳纤维复合材料废弃物的来源一般都是飞机、汽车以及桥梁等使用过的聚合物基碳纤维复合材料制品，而航空航天领域上产生的聚合物基碳纤维复合材料废弃物难以回收利用。再者就是生产这些聚合物基碳纤维复合材料是在各个阶段产生的废弃物，生产前报废的、生产中的下脚料以及生产后浪费的以及报废的聚合物基碳纤维复合材料制品。

现阶段废弃物的处理方法最原始的就是掩埋处理以及焚烧处理，这些处理方法不仅对环境造成的污染严重，也违背了材料回收利用的主旨，经济效益差，对土地和地下水系统产生的污染不可估量；又鉴于碳纤维材料大多用于高科技精密材料中，若直接将废弃物进行重复使用不太现实，还会对机械等造成伤害，而且报废程序严格，一般不可重复使用；化学水解法虽然效果较好，但是具有局限性，只可以适用于夹芯结构的复合材料废弃物；因为我国对聚合物基碳纤维复合材料废弃物的处理方法与一般为机械材料再循环法和能量回收法。

用机械材料再循环法处理废弃物最后会得到碳纤维材料可以代替短切碳纤维用来制造碳毡，不仅污染小，而且经济效益高，能量回收法相比之下污染和经济效益都不如它。而利用机械材料再循环法和能量回收法得到的碳纤维材料用来替换短切玻璃纤维却没有经济效益可言。

2.3处理工作后续的相关要点和意见

对于聚合物基碳纤维复合材料废弃物的回收利用处理应该统一方式，并且针对不同的种类进行分类处理，加强回收利用手段的研究，争取发明更具经济以及环境效益的处理方法，针对不同的处理方法购买配套的设施设备，与西方发达国家建立更多的来往，加强交流来改善我国现有的处理方法。与此同时可以提议国家对这方面的税收以及政策进行专项改革，为聚合物基碳纤维复合材料废弃物的回收与利用制造更多的发展空间。

三、结语

全文通过对碳纤维的详细讲解以及各种处理方法的阐述，得出了机械材料再循环法以及能量回收法这两个主要处理方法，对处理方法的后续工作也做了补充说明，希望通过这篇文章可以让国家更加重视碳纤维材料的利用和发展，让我国的国力更加强大，有朝一日驻足于世界的科技巅峰。

参考文献：

[1]张丰.水性环氧上浆剂的制备及其在碳纤维增强PA6复合材料中的应用研究[D].广东工业大学，2016.

[2]韩红彦.生物降解聚合物/废碳纤维复合材料的制备与性能及结晶行为研究[D].北京化工大学，2012.

[3]范欣愉.碳纤维复合材料车身技术[A].中国化学会高分子学科委员会.2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C].中国化学会高分子学科委员会：，2011：1.

[4]张建川.聚合物基碳纤维复合材料废弃物的几种处理方法分析[J].材料科学与工程学报，2011，29（04）：577-585.