正如标题图所展示的那样，近年国际上已进入了碳纤维工业化回收成熟阶段。开发经济可行的CF及CFRP 回收再利用技术，替代简单的作为垃圾填埋方式，不仅对环境保护有积极贡献，符合当今可持续发展社会追求“绿色”的意愿，更有极大的经济吸引力。再生CF 的成本低于新CF 的生产成本，据日本报道，生产制造再生短CF能耗仅为新CF 的17%，而CO2 排放量仅为新CF 的14%。
CF 本身优异的性能在回收再生后能被大部分保持，可以重新应用在工业、消费电子、体育等产品领域。碳纤维生产过程中有超过30%的边脚料，废料比远高于其他行业。由于碳纤维行业的迅猛增长，我们在不断提高生产量的同时，也应该开始将重点放在碳纤维回收行业。
上海交通大学化学化工学院王新灵教授研究团队的杨斌副教授成功开发国内第一项拥有完全自主知识产权的碳纤维复合材料废弃物新型裂解回收技术和装备。经过5 年的研究，针对裂解法固有的缺陷，创新性地提出了完善的解决方案，同时解决了其在工程上大范围使用的实际问题。这个项目的成功，意味着国内拥有了一条完全自主知识产权、规模化的新型裂解回收技术装备，碳纤维复合材料废弃物的年处理能力可超过200 吨。除此之外，目前全球仅德国（ELG Carbon Fibre Ltd）、日本(碳纤维回收工业公司)和美国（MIT-RCF Ltd）的三家公司拥有回收处理碳纤维复合材料废弃物的产业化技术。与国际先进技术相比，上海交通大学的回收技术具有废弃物处理前可保留大尺寸的特点，这样既免除了废弃物切割、粉碎的工序，更重要的是保持了再生碳纤维的足够长度、提高了碳纤维再利用的价值。
总而言之，全球许多公司已经开发出了成本效益高的碳纤维回收方案，以及现在可以用于复合材料工业的一系列初始产品。这将是未来碳纤维市场的重要组成部分，其不仅可以降低企业成本、增强可持续发展动力，还帮助了整个碳纤维材料产业的发展壮大。再生碳纤维供应的市场化对我们复材人是一个新机遇，其中12～25mm 长的短切纤维正好应用于SMC 增强纤维原料系列，成为碳纤SMC 拓展应用的增长点。
可应用于SMC 片材的再生短切碳纤维的基本形态和技术经济指标
目前，碳纤维回收技术中能得到还是连续有序的长纤维仍在少数，较为可靠的是磨碎的碳粉碳粒和一定长度的切断的再生碳纤维，后者正好适合SMC 的使用。再生碳纤维可应用产品的大致分类，稍微长一点的纤维适用于SMC 片状模塑料。而更短一些的纤维则适用于BMC 团状模塑料。
当然各家回用再生纤维的品种、质量及表面涂覆的浸润剂会有不少差异。行业也期待这种再生纤维的规范化、标准化。
典型的再生切断碳纤维的基本特性见表1，这是英国ELG 公司已经市售的产品规格之一。
表1 ELG 公司CARBISO 牌号纤维规格
英国伯明翰大学的研究人员做了大量再生碳纤维应用于SMC/BMC 中的技术经济研究，发表了文献，见图1、图2的汇总对照表。图中可以看到再生碳纤维SMC 的成本约是原生碳纤维SMC 成本的1/5，而强度指标两者相差仅1/2。综合经济效益十分明显。
图1 再生碳纤维SMC/BMC 与原生碳纤维SMC 成本对照
再生短切碳纤维如何分撒在SMC 机组上
现时常规的SMC 机组有1～2 套纤维切断装置，将筒纱按需按量切割成不同长度的短纤均匀落入已铺满树脂糊的移动带上。这里着重讨论的是再生短切好的碳纤维如何均匀正确撒落铺摊在同样的移动带上。
图2 再生碳纤维SMC/BMC 与原生碳纤维SMC 强度(抗拉极限UTS 和模量)对照
第一种方法，按英国人的专利WO2009150406 所示的短纤分配装置（见图3）
图3 英国专利所示的短切纱分配器
第二种方法，按美国密歇根州立大学CMSC 的机组模式
美国密歇根大学的学者当初研究玻纤、芳纶纤维、天然纤维及碳纤维等多种形式纤维的SMC 时，开发研制的一套专门的机组，其中纤维分配供给装置并未透露更多细节。
第三种方法，混合配纱原理制作再生碳纤加连续玻纤或切断玻纤的混合SMC
设置再生碳纤分配供给区，在中部保留原先机组的筒纱切割器。混合配纱添加不同的增强元素是近期增强复合材料的一个热点，甚至可以添加连续纤维或连续纤维织物。
第四种方法将切割下来的碳纤废边与回收热解的碳纤混合制成“毛毡”（短切毡），送入SMC 机组，浸渍树脂糊辊压成片材待用
这种工艺可将回收的长短不一的混杂纤维用制作短切毡的方法制作成图4所示的毡垫，其粘结剂一定是后续SMC 配方中相吻合的低收缩树脂。
图4 再生碳纤维制成短切毡浸渍成连续纤维织物增强SMC
结语
随着再生碳纤维工业化的逐渐形成，给予了碳纤维SMC发展应用的极好机遇。再生碳纤维SMC 躲过了原生碳纤维丝束目前依旧十分昂贵的问题，当然将好好的原生碳丝切断也显得奢华，而取再生用的碳丝来作SMC 的增强元素是一个极佳选配，其技术经济指标也很诱人。但现有普通SMC 机组的短切纱分配供纤装置尚待跟进改造。
