浅谈回收碳纤维的汽车行业的应用现状与趋势

就当前市场而言，再生碳纤维（rCF）在汽车行业中的应用有巨大的潜力。众所周知，碳纤维具有质量轻，强度高以及良好的表面光洁度等优点，使其非常适合制造车身面板以及各种内部组件。rCF供应商们长期以来一直希望自己的产品可以在该行业得到广泛应用，但转折点似乎尚未到来，因为rCF生产成本以及处理周期仍然是阻碍其广泛应用的绊脚石。

Carbon Conversions公司（美国）的首席执行官Mark Mauhar认为全新的原材料在进入任何市场的主要障碍实际上是风险规避，他还说道：“rCF供应商与汽车制造商现在应该重点研究汽车中的哪些位置或部件是值得应用rCF的，在特定型号的汽车上选择最适合的特定零件。”

图1 使用Carbon Conversions生产的rCF预浸料制造的汽车门板

 

    当前，复合材料正在逐步应用到汽车电池盒、压力容器、板簧甚至举升门系统等零件的中。rCF也应该从这些产品中开始有选择地开发对应的原材料产品。ProDrive Composites公司（英国）就是一个典型的例子，它是先进轻质复合材料的制造商，其产品应用范围从通用汽车、赛车到航空航天和国防。该公司一直在与谢菲尔德大学先进制造研究中心（AMRC，英国谢菲尔德）和 ELG 碳纤维合作开发 P2T（初次到三次，Primary To Tertiary）工艺，这是一种使用反应性热塑性树脂制造可回收的复合材料部件的新工艺。在回收纤维存在的情况下，塑料单体与催化剂反应，在高压釜外生产固化的层压板。值得一提的是，该复合板的生产速度和成本可以满足许多行业的需求。

图2 ProDrive Composites采用三次回收料制造的汽车零部件

 

该公司表示，P2T允许复合材料使用三次或更多次。在部件报废时，纤维和部分树脂可以回收，为其它汽车的部件（例如车身面板）提供原材料。当该部件达到其使用寿命时，也可以再将其破碎并重塑成新部件。

图3 CFRP截面微观形貌

 

与此同时，美国Vartega 公司（碳纤维及复合材料回收商）成立了一个专注于汽车行业的先进复合材料制造的项目。这项为期两年的技术合作旨在为车辆轻量化应用开发合适的再生碳纤维增强热塑性塑料的产品。目前该项目正在朝着强大的数据库迈进，该数据库将提供从纤维界面到成品零件特性材料的完整表征。

 

在考虑rCF在汽车行业的应用时，另一种可能的方向是汽车相关的新兴技术，如电动汽车、自动驾驶系统和汽车的连接方面带来的新零件和应用机会，复合材料可能在其中发挥重要作用。