热解回收碳纤维及在汽车零部件中的高值化再应用关键技术研发及产业化
合作区域: 国内
拟投入总金额: 2000.0万元
所属地域: 慈溪市
技术领域: 高分子材料的循环利用与资源化
技术交易金额: 万元
截止日期: 2023-12-31
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信息描述
研发背景:

在全球节能减排大趋势下,轻质高强的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在空天、交通等领域的应用与日俱增。随着CFRP用量的激增,报废CFRP制品迅速增长,传统焚烧与填埋处理造成了环境污染和高价值碳纤维的资源浪费。如何实现废弃CFRP的高值化再利用已成为复合材料行业的发展热点和痛点

主要内容:

热解回收被认为是目前唯一可工业化的回收方法,欧美日已建立热解回收产线,实现了低成本碳纤维的规模回收,并成功应用于汽车零部件。将再生碳纤维应用于成本敏感的汽车行业具有广阔的市场前景,也与“双碳政策”高度契合。国内上海交大、南通复源也在废弃CFRP回收方面开展了技术攻关,分别建立了裂解中试线及1000t/a回收线;四维尔联合南通复源开展了再生碳纤维在汽车零部件中的再应用探索研究。然而我国再生碳纤维的质量及再利用水平与欧美日差距较大,现有热解技术无法满足碳纤维的高质高效、批次稳定的回收,同时再生碳纤维在汽车零部件等高附加值领域中的应用研究尚缺乏积累,急需开展再生CFRP汽车零部件相关材料、设计、制造及评价技术的系统研究,为宁波市乃至我国新能源汽车工业提供绿色环保、低成本、高质量的轻量化解决方案。

前期研究开发基础:

在当前废弃CFRP制品对生态环境影响日益严重,而汽车工业对低成本CFRP需求日益迫切的形势下,亟待开展材料、设备和工艺等学科的交叉研发,重点突破碳纤维高质高效稳定回收、再生碳纤维专用上浆剂、再生CFRP制备、再生CFRP汽车部件应用等关键技术,主要研发思路如下:
(1)废弃CFRP高质高效稳定回收技术和装备研究:研究CFRP裂解行为与机理,掌握裂解过程对再生碳纤维结构性能的演变规律;开发连续高效的裂解回收工艺及装备,开展规模化回收关键工艺参数精准控制与联动研发;开展再生碳纤维结构与性能的评价。
(2)热塑性再生CFRP制备技术研究:开发再生碳纤维专用环保型热塑性上浆剂,发展热塑性再生CFRP界面的优化设计与调控技术;研究热塑性再生CFRP的配方体系与成型工艺,建立工艺参数-纤维含量-长度分布-取向分布-综合力学性能的映射关系,获得热塑性再生CFRP成型工艺的优化控制方法。
(3)热塑性再生CFRP汽车零部件的研制与应用验证:开展热塑性再生CFRP典型汽车零部件的设计、制造、性能评价及应用验证研究,建立热塑性再生CFRP汽车零部件关键性能指标评价方法,并形成示范应用。

现有的生产和研发的设备:
攻关目标:

未来市场拓展过程关键性制约因素主要在于高品质、低成本的再生碳纤维原料,不同厂家、不同牌号的碳纤维性能差异较大,不同回收工艺对再生碳纤维的力学性能与表界面性能也有影响,应与碳纤维回收企业、应用单位建立合作伙伴关系,共同推动CFRP高值化回收再利用技术。

成果形式:

合作开发提供技术解决方案、专利、论文等