中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，碳纖維布正從“一次性高端用料”轉(zhuǎn)向“可循環(huán)增強(qiáng)基材”。最新實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過常壓溶劑法回收并再灌注成型的碳纖維布層合板，拉伸強(qiáng)度最高可保持新料的96.1%，模量與延伸率同步維持在合理區(qū)間。隨著航空航天、風(fēng)電葉片和氫能儲(chǔ)罐三大領(lǐng)域?qū)p量化需求持續(xù)放量，2025年全球待回收碳纖維布廢料預(yù)計(jì)超過18萬噸，能否在低成本條件下實(shí)現(xiàn)高保留強(qiáng)度再利用，已成為產(chǎn)業(yè)鏈焦點(diǎn)。以下通過系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果，梳理碳纖維布回收再制造過程中的關(guān)鍵性能變化與提升路徑。

  一、碳纖維布回收再制：拉伸強(qiáng)度仍達(dá)新料96.1%，彈性模量成主要短板

  《2025-2030年中國碳纖維布產(chǎn)業(yè)運(yùn)行態(tài)勢及投資規(guī)劃深度研究報(bào)告》指出，實(shí)驗(yàn)以真空輔助樹脂灌注(VARI)工藝制備3 mm厚層合板，碳纖維布體積分?jǐn)?shù)控制在66%。首次回收碳纖維布(1rCFF)層合板拉伸強(qiáng)度為新料(vCFF)的93.8%，二次回收(2rCFF)降至63.8%;彈性模量則從134.0%反向下滑至84.6%，表明碳纖維布剛性對(duì)回收次數(shù)更為敏感。斷口顯微照片顯示，層合板均沿碳纖維布縫線處整齊斷裂，無纖維抽拔，證明界面仍保持基本完整。

  二、碳纖維布本體性能：纖維束排布規(guī)整度下降是模量衰退主因

  對(duì)30 mm×80 mm條形碳纖維布進(jìn)行單軸拉伸，1rCFF強(qiáng)度保持94.8%，2rCFF保持89.9%;但彈性模量分別跌至新料的54.4%與53.3%，已出現(xiàn)“強(qiáng)度尚可、剛勁不足”的特征。掃描電鏡觀察可見，回收流程中碳纖維布單絲出現(xiàn)不規(guī)則彎曲，束內(nèi)間隙增大，導(dǎo)致受力時(shí)早期彈性響應(yīng)減弱，從而直接拉低層合板模量。

  三、碳纖維布表面殘留樹脂：界面弱化成孔隙缺陷源頭

  熱重分析表明，未經(jīng)再處理的1rCFF、2rCFF在600 ℃下質(zhì)量損失分別為5.9%與8.7%，對(duì)應(yīng)表面殘留環(huán)氧寡聚物。SEM截面照片顯示，這些殘留物阻礙新樹脂對(duì)碳纖維布的浸潤，形成10–30 μm級(jí)孔隙;隨著回收次數(shù)增加，界面脫黏區(qū)域擴(kuò)大，孔隙率升高，成為復(fù)合層合板強(qiáng)度下降的次要但不可忽視的因素。

  四、碳纖維布再處理：催化劑輔助20 min可清除大部分殘膠

  在50% DMF+50% EG溶劑體系中加入0.35 mol/L TBD催化劑，對(duì)碳纖維布進(jìn)行二次浸泡僅20 min，即可將600 ℃質(zhì)量損失降至<5%。處理后1rtCFF表面恢復(fù)潔凈，2rtCFF僅局部存在塊狀殘膠;對(duì)應(yīng)層合板拉伸強(qiáng)度分別提升至新料的96.1%與70.0%，證明清除殘留樹脂是釋放碳纖維布性能潛力的直接手段。

  五、碳纖維布多次循環(huán)：再處理次數(shù)與規(guī)整度衰減需平衡

  再處理雖能去膠，卻伴隨機(jī)械攪拌與溶脹作用，碳纖維布單絲錯(cuò)位程度隨循環(huán)加劇。二次再處理后的2rtCFF強(qiáng)度較2rCFF反而下降11.9個(gè)百分點(diǎn)，模量同步走低。實(shí)驗(yàn)指出，當(dāng)碳纖維布面內(nèi)彎曲率增加約5%時(shí)，層合板最終強(qiáng)度即出現(xiàn)明顯拐點(diǎn);因此，優(yōu)化溶劑體系、縮短攪拌時(shí)間，成為保持碳纖維布規(guī)整度的下一環(huán)節(jié)。

  六、碳纖維布再制層合板：表面質(zhì)量與內(nèi)部密實(shí)度同步改善

  碳纖維布行業(yè)現(xiàn)狀分析指出，再處理碳纖維布制備的1rtCFRP表面平整無脫落，截面幾乎零孔隙;2rtCFRP僅在局部出現(xiàn)層間微間隙，孔隙總量已低于2rCFRP的40%。強(qiáng)度測試顯示，1rtCFRP拉伸強(qiáng)度達(dá)新料96.1%，模量回升至91%，延伸率維持0.20;2rtCFRP強(qiáng)度雖提升至70%，但模量僅77%，再次印證“強(qiáng)度易回、剛勁難復(fù)”的規(guī)律。

  總結(jié)

  2025年碳纖維布行業(yè)將呈現(xiàn)“增量應(yīng)用”與“存量回收”并行格局。上述系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，常壓溶劑法可在保留編織結(jié)構(gòu)的前提下實(shí)現(xiàn)碳纖維布多次回收：首次回收再制層合板力學(xué)性能可保持93–96%，二次回收通過催化劑輔助再處理仍能獲得70%以上強(qiáng)度，且全部指標(biāo)高于常規(guī)鋁合金。未來進(jìn)一步提升剛性的關(guān)鍵在于：①開發(fā)低損傷去膠工藝，減少碳纖維布單絲錯(cuò)位;②優(yōu)化VARI灌注參數(shù)，降低孔隙率;③建立在線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)碳纖維布回收—再制造閉環(huán)品控。隨著技術(shù)路線成熟，回收碳纖維布有望在風(fēng)電、汽車輕量化結(jié)構(gòu)件中規(guī)?；娲铝?，為行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供量化支撐。

更多碳纖維布行業(yè)研究分析，詳見中國報(bào)告大廳《碳纖維布行業(yè)報(bào)告匯總》。這里匯聚海量專業(yè)資料，深度剖析各行業(yè)發(fā)展態(tài)勢與趨勢，為您的決策提供堅(jiān)實(shí)依據(jù)。

更多詳細(xì)的行業(yè)數(shù)據(jù)盡在【數(shù)據(jù)庫】，涵蓋了宏觀數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、進(jìn)出口數(shù)據(jù)、價(jià)格數(shù)據(jù)及上市公司財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)等各類型數(shù)據(jù)內(nèi)容。