纖維增強(qiáng)聚合物（Fiber reinforced polymer，F(xiàn)RP）基復(fù)合材料由聚合物基體和增強(qiáng)纖維組成，而CFRP為FRP的一種子分類(lèi)，增強(qiáng)纖維使用了碳纖維。目前FRP基體通常是熱固性聚合物，與熱塑性聚合物相比，其具有更好的機(jī)械性能和更好的纖維基體附著力，而最常見(jiàn)熱固性聚合物基體包括聚酯、丙烯酸和環(huán)氧樹(shù)脂等。

通過(guò)使用纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基體可以提高復(fù)合材料的機(jī)械性能，玻璃纖維通常是增強(qiáng)纖維中最經(jīng)濟(jì)的選擇。但是，碳纖維則被更多用于高價(jià)值、高性能領(lǐng)域，在這些應(yīng)用中，高性能至關(guān)重要，其中聚丙烯腈（PAN）基碳纖維又是最主要類(lèi)型，因?yàn)樗鄬?duì)容易生產(chǎn)，并且能夠保持優(yōu)異的機(jī)械性能。

FRP最重要的缺點(diǎn)是回收利用很困難。長(zhǎng)期以來(lái)，填埋和焚燒一直是主要的FRP最常見(jiàn)的回收方法。然而，這些都不是可持續(xù)的方法，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法解決填埋時(shí)廢物積累相關(guān)的問(wèn)題，或因?yàn)榉贌枰罅磕茉聪摹?/span>

出于經(jīng)濟(jì)原因，一般不進(jìn)行FRP回收，因?yàn)榛厥绽w維較短，失去了長(zhǎng)纖維的附加值，而且有時(shí)候回收纖維甚至比未經(jīng)處理的纖維更昂貴。因此，回收利用的動(dòng)機(jī)不是為了降低原料成本，而是為了應(yīng)對(duì)未來(lái)幾年中預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)的大量FRP廢物，因?yàn)樵诓痪脤?lái)大量的風(fēng)電葉片和飛機(jī)結(jié)構(gòu)件將報(bào)廢。圖1顯示了玻璃纖維復(fù)合材料在使用壽命結(jié)束時(shí)的累積所帶來(lái)的環(huán)境影響。

圖1 垃圾填埋場(chǎng)中的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片

多年來(lái)，歐洲通過(guò)一系列政策旨在解決復(fù)合材料的回收問(wèn)題。根據(jù)《巴黎協(xié)定》，歐盟委員會(huì)計(jì)劃到2030年將溫室氣體排放量至少減少55%，到2050年將溫室氣體排放量至少減少80%。關(guān)于歐盟汽車(chē)行業(yè)中碳纖維增強(qiáng)塑料的使用和回收，2000/53/EC規(guī)定指出所有報(bào)廢車(chē)輛的最低回收再利用價(jià)值為95%，按每輛車(chē)年平均重量計(jì)算，回收再利用價(jià)值為85%。

復(fù)合材料回收是一個(gè)多方面的復(fù)雜問(wèn)題，不同的回收過(guò)程可能會(huì)導(dǎo)致纖維強(qiáng)度損失、纖維損傷、纖維長(zhǎng)度變化、纖維直徑變化、炭沉積和纖維污染等問(wèn)題。從環(huán)境角度來(lái)看，一些回收方法存在嚴(yán)重的氣體排放問(wèn)題或潛在危險(xiǎn)溶劑的使用問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，研究人員從不同的角度探討了CFRP回收的問(wèn)題，目前主要有三種回收方法：機(jī)械回收、熱回收和化學(xué)回收。

機(jī)械回收可獲得短切復(fù)合材料，而熱回收和化學(xué)回收旨在回收纖維。填埋和焚燒被認(rèn)為是回收利用的方法，是不可持續(xù)的，應(yīng)盡快予以取代。熱回收如果工藝得到優(yōu)化，可以獲得具有良好機(jī)械性能的纖維，并且可以獲得填料、碳?xì)浠衔?/span>液體和固體等副產(chǎn)品。化學(xué)回收是通過(guò)降解聚合物基質(zhì)來(lái)回收纖維，降解途徑可包括溶劑分解、水解和糖酵解。

下期文章中將針對(duì)三種方法最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。