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汽车轻量化需求增长 碳纤维回收如何增效降本
中国玻璃纤维复合材料信息网 (cnbxfc.net) 发布日期: 2018-04-08  阅读: 2809  字体:  双击鼠标滚屏
     碳纤维是一种含碳量在90%以上的强度高、重量轻、耐腐蚀、拥有良好的吸能效果的材料,可以取代很多传统材料,对于汽车轻量化具有跨时代的意义。不过高昂的价格让车企和消费者望而却步,近几年成本稍有降低才得以民用,目前每千克200~250元的价格,依然远超传统材料,使得很多汽车企业在使用碳纤维时捉襟见肘。
 
  汽车行业碳纤维使用现状
 
  在包括汽车在内的其他行业,近几年对碳纤维需求量增长非常迅速,预计2020年将增长至每年14万吨。碳纤维在机动车行业使用寿命为15年,在航空领域是20到25年,并且目前的飞机机身碳纤维占比为40%,所以在未来10年到20年,市场上会有大量的碳纤维材料需要去回收,中国2017年4月份出台了《循环发展引领行动》,10月份推出《产业关键共性技术发展指南》,里面都提到碳纤维复合材料的回收再利用。
 
  如今除了宝马I3碳纤维复合材料占比达50%,大部分燃油车依然是使用钢材或者合金车身,新能源车之前多采用全铝车身和碳纤维车身,随着动力的增强,为了削减成本也开始使用钢铁以及合金,比如特斯拉Model S采用全铝车身,现在新款Model 3换成了钢、铝混合车身,宝马I3将换成钢、铝、碳混合车身,国产新能源汽车更多是小型车,多采用低成本全铝合金框架,整体汽车行业碳纤维使用率较低,难以实现极致的轻量化,碳纤维的回收势在必行。
 
  高效率回收仍面临技术难关
 
  先热固性的聚合物不能直接加热重新塑型,并且而且回收材料往往掺杂污染物,如金属以及塑料的碎屑,如果想要让目前的回收技术走出实验室,进行工业生产,就必须要解决成本问题,在2018车用材料(西青)国际论坛中来自诺丁汉大学的孟凡然教授带来了他们的实验成果。
 
  目前的碳纤维回收工艺主要分为三种,机械法、化学法以及热解法,机械回收方法并不适用于汽车用碳纤维复合材料的回收,且化学法回收仍然局限于实验室阶段,距离工业化生产还有较大差距,因此目前热解法是目前实现工业化生产的碳纤维复合材料回收技术。
 
  目前的碳纤维回收工艺主要分为三种,机械法、化学法以及热解法,机械回收方法并不适用于汽车用碳纤维复合材料的回收,且化学法回收仍然局限于实验室阶段,距离工业化生产还有较大差距,因此目前热解法是目前实现工业化生产的碳纤维复合材料回收技术。
 
  实验所采用的是热解法中流化床的回收工艺,先将废料装填进流化床,流化床经过500度以上的高温,回收的聚合物通过氧化清除之后,剩下的就是碳纤维。碳纤维再经过回收流程予以收集,剩下的废气可以进行循环,整个流程可以回收废物当中的碳纤维,有效的分离污染物和碳纤维,包括其中的杂质。并且利用废气的循环降低整个流程的耗能,实现了能量回流,拥有良好的市场前景。
 
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  不过回收的碳纤维和传统材料是不一样的,不能直接用于终产品的制造,要用回收的碳纤维去进行中间的处理,包括纤维的分布、悬浮、热干燥等过程,后还需要将得到的碳纤维进行排列,利用旋转,旋转箍可以对纤维的方向进行校正和统一,后得到经过调整和排列的碳纤维材料,用来生成高强度的碳纤维复合材料。
 
  从回收料分解到后面复合物生产以及机动车零部件生产,很多的变量都影响着回收的成本,包括输送废料的速度以及废料的品质,送料较快时能量消耗明显减少。
 
  同时,如果从全生命周期来看,再生碳纤生产的整车燃油经济性为20%到60%不等,回收的复合物可以降低温室气体排放,在进行排列之后能够带来更高的强度,再生碳纤维的性能相较传统材料,依然有明显的优势。

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信息来源:第一电动网
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