再生碳纤维高效回收与高值再利用

　　从废弃的碳纤维增强树脂基复合材料中回收高性能碳纤维具有潜在的经济和环境意义。碳纤维增强树脂基复合材料具有三维交联网络结构，无法重塑和二次加工，开发一种环境友好、高效、高值的复合材料回收与再利用工艺成为亟待解决的科学问题和工程技术问题。本书综述了国内外复合材料的研究现状，并创新性的提出了热活化氧化物半导体回收工艺，系统性的研究了回收工艺，设计、开发了回收样机；在回收的基础上进一步探索了再生碳纤维增强复合材料增材再制造工艺与再生碳纤维毡增强复合材料再制造工艺；建立了闭环的碳纤维增强复合材料生命周期模型，评价了回收工艺的环境影响；*终实现了再生碳纤维绿色、高效回收与高值再利用。本书系统性的论述了再生碳纤维高效回收与高值再利用的新理论、新工艺，为复合材料废弃物管理提供了新策略。本书内容先进，应用性强，可供从事复合材料废弃物处理的研发人员、工程技术人员、有关管理人员等参考。

　　成焕波，男，1987 年生，工学博士，副教授，研究生导师，绿色生产与再制造工程研究所所长，机械工程学院院长助理、机械制造工程系副主任。入选江苏高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师培养对象、江苏省“双创计划”科技副总，获得扬州市“绿杨金凤计划”资助人才项目支持。现为国家自然科学基金通讯评议专家，国际先进材料与制造工程学会“复合材料回收再利用分会”专委会委员，中国物资再生协会“纤维及其复合材料再生利用分会”专委会委员，中国再生资源产业技术创新战略联盟青年专家委员会专家委员。

第1章绪论(1)
1.1概述(1)
1.1.1碳纤维及其复合材料简介(1)
1.1.2CFRP应用现状(2)
1.2废弃物管理(4)
1.2.1废弃物的来源(4)
1.2.2国外废弃物管理(6)
1.2.3国内废弃物管理(7)
1.2.4废弃物回收再利用的意义(11)
1.3复合材料废弃物回收技术(13)
1.3.1机械回收法(13)
1.3.2热分解回收法(15)
1.3.3化学回收法(23)
1.4再生碳纤维的再利用技术(34)
1.4.1再生碳纤维的特性(34)
1.4.2再生碳纤维作为增强材料的再利用(36)
1.4.3再生碳纤维作为功能材料的再利用(45)
参考文献(47)
第2章氧化物半导体热活化回收机理、工艺及技术(58)
2.1氧化物半导体的热活化特性(58)
2.1.1氧化物半导体的氧化分解原理(58)
2.1.2氧化物半导体热活化分解能力(59)
2.2CFRP热应力分布研究(62)
2.2.1CFRP热膨胀分析理论及方法(62)
2.2.2CFRP等效模型(63)
2.2.3不同温度载荷下的热应力和热应变分析(64)
2.2.4结构破坏分析(67)
2.3氧化物半导体热活化回收原理(68)
2.3.1回收工艺过程(68)
2.3.2TiO2热活化回收CFRP(69)
2.3.3Cr2O3热活化回收CFRP(71)
2.3.4氧化物半导体的选择机制(73)
2.3.5回收原理(77)
2.4回收动力学(80)
2.4.1热分析数据处理方法(80)
2.4.2CFRP回收的热分解动力学(86)
2.4.3非等温条件下回收动力学(88)
2.4.4等温条件下回收动力学(100)
2.5回收工艺优化(110)
2.5.1树脂基体分解率的影响因素(111)
2.5.2工艺条件对再生碳纤维性能的影响(113)
2.5.3CFRP回收工艺数学模型(121)
2.5.4最优工艺条件下再生碳纤维表征(130)
2.6回收装备样机开发(134)
2.6.1层板式废弃物回收样机(135)
2.6.2非层板式废弃物回收样机(136)
2.6.3工业型复合材料回收装备开发展望(137)
参考文献(138)
第3章碳纤维增强复合材料增材再制造(142)
3.1再生碳纤维的增强机制(142)
3.1.1再生碳纤维切过增强机制(143)
3.1.2再生碳纤维未切过增强机制(144)
3.1.3影响再生碳纤维强化的因素(146)
3.2再生碳纤维增强热塑性复合材料的界面(147)
3.2.1再生碳纤维增强热塑性复合材料界面形成理论(147)
3.2.2再生碳纤维增强热塑性复合材料的多尺度界面模型(149)
3.3碳纤维增强复合材料增材再制造成型工艺过程(151)
3.3.1研磨(151)
3.3.2挤塑成型(154)
3.3.3增材制造(155)
3.4增材再制造复合材料的性能及其产品应用(156)
3.4.1增材再制造复合材料的宏观力学性能(157)
3.4.2增材再制造产品应用(158)
3.5复合材料增材再制造展望(161)
3.5.1热塑性复合材料增材再制造(161)
3.5.2热固性复合材料增材再制造(162)
参考文献(165)
第4章再生碳纤维取向毡增强复合材料成型制造工艺(167)
4.1短切碳纤维取向概述(167)
4.1.1短切碳纤维取向方法(167)
4.1.2短切碳纤维取向程度分析(169)
4.1.3短切碳纤维取向在复合材料中的应用(171)
4.2再生碳纤维分散性与取向研究(172)
4.2.1再生碳纤维分散简介(172)
4.2.2再生碳纤维悬浮液分散性优化(173)
4.2.3工艺参数对再生碳纤维悬浮液分散性的影响(178)
4.2.4制备再生碳纤维取向毡(186)
4.3再生碳纤维取向毡增强复合材料制造成型(188)
4.3.1再生碳纤维取向毡增强复合材料成型方法(188)
4.3.2再生碳纤维取向毡增强复合材料界面与性能(191)
4.4总结与展望(194)
参考文献(196)
第5章闭环的碳纤维增强树脂基复合材料生命周期环境影响评价(199)
5.1概述(199)
5.1.1生命周期评价的概念和发展(199)
5.1.2生命周期评价的目的与意义(201)
5.2生命周期评价的技术框架与分析方法(201)
5.2.1生命周期评价的技术框架(201)
5.2.2生命周期评价的软件及特点(204)
5.3碳纤维增强树脂基复合材料生命周期评价模型(205)
5.3.1碳纤维增强树脂基复合材料生命周期评价的目的和意义(205)
5.3.2碳纤维增强树脂基复合材料生命周期评价模型建立(206)
5.4碳纤维增强树脂基复合材料生命周期评价数据清单与评价方法(214)
5.4.1生命周期数据清单分析(214)
5.4.2LCA方法(219)
5.4.3与填埋、焚烧处理的环境影响对比(223)
5.4.4应用再生碳纤维的环境效益分析(226)
参考文献(227)