Samsett endurvinnslutækni fyrir koltrefja: Leiðir nýtt tímabil efnisendurvinnslu

Koltrefjasamsetningar (CFRP) hafa verið mikið notaðar í geimferðum, bíla- og vindorkuiðnaði vegna framúrskarandi eiginleika þeirra, svo sem tæringarþol, þreytuþol, hár sértækur styrkur og sérstakur stuðull og góð hönnun. Hins vegar er mikið magn af úrgangi af hitastillandi koltrefja samsettum efnum ekki aðeins iðnaðarland heldur einnig frjókorna umhverfið, þannig að endurvinnslutækni þess hefur orðið að rannsóknarsvæði heima og erlendis.

 

1.Carbon fiber samsett efni endurvinnslu tækni

Koltrefjasamsetningar (CFRP) hafa verið mikið notaðar í geimferðum, bíla- og vindorkuiðnaði vegna framúrskarandi eiginleika þeirra, svo sem tæringarþol, þreytuþol, hár sértækur styrkur og sérstakur stuðull og góð hönnun. Hins vegar er mikið magn af úrgangi af hitastillandi koltrefja samsettum efnum ekki aðeins iðnaðarland heldur einnig frjókorna umhverfið, þannig að endurvinnslutækni þess hefur orðið að rannsóknarsvæði heima og erlendis.

 

Endurheimtartækni CFRP er aðallega skipt í vélrænni endurheimt, hitauppstreymi, endurheimt efna og nokkrar aðrar gerðir af bataaðferðum. Þróun og kostir og gallar CFRP endurvinnslutækni eru sýndar á mynd 1.

2.CF Ný uppgræðslustefna

Auk CFRP úrgangs er önnur algeng tegund úrgangs þurrar trefjar sem framleiddar eru á framleiðslustigi. Þessar úrgangstrefjar koma aðallega frá ruslum, spóluendum og dreifingarbrúnum að hluta. Áætlað er að þurr trefjar séu um 40% af heildar CF úrgangi. Þar sem þær eru ekki enn felldar inn í neitt fjölliða fylki, sýna þurru trefjar sömu eiginleika og vCF. Í ljósi framleiðslu á þessu mikla magni af dýrmætum úrgangi, vinna vísindamenn virkan að því að þróa nýjar endurvinnsluaðferðir, þar á meðal en ekki takmarkað við að spinna CF í garn, framleiða óofinn dúk og nota blöndu af endurunnum CF og innfæddum CF til að framleiða óofinn -crimp-prepreg dúkur.

 

1) Blandað garn byggt á rCF

Við sérstakar rammaaðstæður var efnið hitað í 280 gráður C og haldið í 30 mínútur til að undirbúa nauðsynleg samsett efni. Rannsóknir hafa sýnt að loftblöndunarskrefið í blöndunarferlinu bætir á áhrifaríkan hátt einsleitni strimla og garns. Hins vegar veldur þetta blöndunarferli einnig meiri skaða á koltrefjum (CF), þar sem heildarlengd CF í garninu minnkar. Ítarleg greining á vélrænni eiginleikum garnsins leiddi í ljós að garn án loftblöndunar sýndi meiri seigju, aðallega vegna fækkunar á brotnum trefjum og varðveislu á heildarlengd trefja við undirbúning. Frekari rannsóknir sýna að upphafslengd trefjanna hefur slæm áhrif á eiginleika garnsins þar sem hún er í beinu sambandi við endanlega lengd trefjanna eftir vinnslu í garnbyggingunni. Nánar tiltekið, garn sem búið er til með 80 mm CF sýnir lengstu meðallengd trefja, sem gefur þeim yfirburða seigleika. Á sama hátt hefur einátta (UD) samsetningin úr 80 mm CF og PA6 togstyrk allt að 800 mpa, sem er besti árangur í flokki tilbúinna garns.

 

Hengstermann o.fl. rannsakað djúpt áhrif upphaflegs trefjalengdar og blöndunarhlutfalls á eiginleika og eiginleika garns eftir karding. Með því að stilla færibreytur keðjuvélarinnar, þar á meðal fjarlægðina milli keðjurúllanna og nálastærð, blanduðu þeir handvirkt CF og PA6 trefjum í tveimur lengdum 40 mm og 60 mm í samræmi við rúmmálshlutfallið 30%, 50% og 70 %. Eftir karding er CF/PA6 trefjanetið síðan undirgengist ferli eins og að sameina og spinna með fljúgandi hverfli til að loks framleiða blandað garn. Í vinnsluferlinu er einnig nauðsynlegt að fínstilla drög og snúningsfæribreytur, svo sem straumhraða, dráttarhlutfall, rúlluefni og snúningsnúmer, til að draga úr mögulegum skemmdum á CF. Niðurstöðurnar sýna að bæði upphafslengd trefja og CF-innihald hefur veruleg áhrif á endanlega eiginleika keðjunetsins, strimla og garns. Garn gert með lengri CF sýnir betri jöfnun, minni loðni, meiri seigju og minni lengingu en garn með 40 mm CF.

 

Þetta er aðallega vegna þess að lengri trefjar eru auðveldara að stilla saman meðan á keðju stendur og skemmdir og tap er minna. Að auki stuðlar tilvist lengri CF í garninu og aukning á PA6 rúmmáli samheldni milli trefjanna og bætir gæði spuna. Það kemur einnig í ljós að stefna CF í garni, lengd CF og snúningur garns hafa jákvæð áhrif á endanlega togstyrk UD samsetts. Almennt séð sýna trefjalengd og garnflæði öfugt samband við heildarstyrk þróaðs samsetts efnis, aðallega vegna áhrifa þeirra á endanlegt CF innihald og lengd samsettsins, sem og stjórnun á skarpskyggni fjölliða við heitpressun.

Mynd 2: Kötunarferli til að útbúa rCF/PA6 blöndu

 

Til að draga úr frekari skemmdum á koltrefjum (CF) við spuna, Xiao o.fl. greint frá þróun á latched mesh koltrefjastyrkt hitaplasti (CWT) lak sem hægt er að setja beint á Mosaic ferlið. Stefnan felst í því að blanda CF úrgangi 60 mm að lengd við pólýamíð (PA) trefjar með kjarna-skel uppbyggingu, þar sem skelin samanstendur af pólýamíð 6 (PA6) -pólýetýlen (bræðslumark 136 gráður C) samfjölliða og kjarnaefnið er pólýamíð 66 (PA66). Í blöndunarferlinu er blandan af CF og PA trefjum hlutfallsleg með CF rúmmálshlutfallinu 20%, 30% og 40% og síðan greidd til að mynda greiðanet. Við 110 gráður C er keðjunetið stöðugt með teikningar- og kalendingarferlum, þar sem ytra lagið á PA-þræðinum er brætt til að mynda ákveðna límbyggingu í trefjanetinu og að lokum er CWT blaðið framleitt. Athyglisvert er að teygjuferlið (30-60%) gegndi lykilhlutverki í betri uppröðun á stutta trefjar CF í CW-T blaðinu. Við þrýstingsskilyrði 280 gráður og 5-9 MPa er þróaða blaðið notað til að mynda spjaldið með þjöppunaraðferð. Togstuðull þjappaðrar blaðs er allt að 45,6 GPa. Aukning á CF innihaldi í CWT bætir togstyrk og stuðulstig og aukning toghlutfalls hjálpar einnig til við að bæta togstyrk aðal langsum.

2) RCF-undirstaða nonwoven og prepregs

Önnur áhrifarík leið til að endurvinna úrgang koltrefja er að nota það við framleiðslu á óofnum dúkanetum, sem sýnir mikla möguleika á að endurvinna úrgang koltrefja í vörur með mikla virðisauka. EGL Carbon Fiber í Bretlandi hefur tekist að iðnvæða og hagræða framleiðslu á rCF óofnum filti með árlegri afköst upp á 250 tonn fyrir margs konar notkun í bílaiðnaðinum.

 

 

3.Niðurstaða og framtíðarhorfur

Í þessari grein eru endurvinnsluaðferðir koltrefjastyrkts samsetts (CFRC) endurskoðaðar og fjallað ítarlega um meðferðaraðferðir koltrefjaúrgangs sem myndast við þurrframleiðslu. Á þessum grundvelli hefur hitagreiningar- og vinnslutækni vakið mikla athygli vegna iðnaðarnotkunarmöguleika. Hins vegar eru núverandi rannsóknir enn staðráðnar í að bæta árangur endurunna trefja og leitast við að hafa eiginleika sem geta verið óendanlega nálægt upprunalegu koltrefjunum.

 

Framtíðarrannsóknir ættu að einbeita sér að eftirfarandi þáttum: Í fyrsta lagi, kanna nýja aðferð við að nota endurunna trefjar til að framleiða samsett efni; Annað er að hámarka samspilið milli trefja og fylkis. Þriðja er að bæta endurvinnsluferlið stöðugt. Að auki er þróun virðisaukandi vara eins og óofið efni og garn með endurunnum trefjum sem hráefni einnig lykilstefna í framtíðinni. Til meðhöndlunar á þurrum koltrefjaúrgangi sýnir þróun blandaðs garns og óofins efnis góðar horfur, en að bæta vélrænni eiginleika vara er enn mikil áskorun.

 

Í stuttu máli má segja að svið endurvinnslu koltrefjaafurða sé á hraðri þróun og það mun gegna lykilhlutverki í að stuðla að stofnun hátæknilegrar trefjahringlaga hagkerfisnálgunar. Því er þörf á frekari rannsóknum í framtíðinni til að bæta trefjagæði og draga úr neikvæðum umhverfisáhrifum endurvinnsluferlisins

 

Tölvupóstur

Amy2289@jiutaimould.com

Sími/Whatsapp

+8613506862289

Símbréf

+86-576-84217327

Heimilisfang

No.23, Huiming vegur, North Industrial Zone, Huangyan, Taizhou, Zhejiang, Kína