《連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料循環(huán)利用技術(shù)規(guī)范》連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（以下簡(jiǎn)稱CFRTP）以其輕質(zhì)高強(qiáng)、可回收性等優(yōu)勢(shì)，在航空航天、汽車、軌道交通等領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，CFRTP廢棄物（包括生產(chǎn)廢料、退役制品）的產(chǎn)生量持續(xù)增加，其高效循環(huán)利用對(duì)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)及產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。為規(guī)范CFRTP循環(huán)利用過(guò)程，保障再生材料性能穩(wěn)定性，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，特制定本技術(shù)規(guī)范。一、適用范圍與術(shù)語(yǔ)定義本規(guī)范適用于以連續(xù)碳纖維（長(zhǎng)度≥10mm）為增強(qiáng)體、熱塑性樹(shù)脂（如PA、PPS、PEEK、PP等）為基體的復(fù)合材料廢棄物的循環(huán)利用過(guò)程，涵蓋收集、分選、預(yù)處理、再生加工、性能評(píng)估及應(yīng)用等環(huán)節(jié)。不適用于短切碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（纖維長(zhǎng)度＜10mm）或熱固性碳纖維復(fù)合材料的循環(huán)利用。術(shù)語(yǔ)定義如下：1.CFRTP廢棄物：生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的邊角料、流道料、不合格品，以及服役期滿或因功能失效退役的CFRTP制品。2.循環(huán)利用：通過(guò)物理或化學(xué)方法對(duì)CFRTP廢棄物進(jìn)行處理，使其重新轉(zhuǎn)化為具有使用價(jià)值的材料或制品的過(guò)程。3.再生料：經(jīng)循環(huán)利用處理后得到的可用于再加工的CFRTP材料，包括顆粒料、片材或纖維-樹(shù)脂混合物。4.力學(xué)性能保持率：再生料力學(xué)性能（如拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度）與原始CFRTP材料對(duì)應(yīng)性能的比值，以百分比表示。二、循環(huán)利用流程與關(guān)鍵技術(shù)要求（一）收集與暫存CFRTP廢棄物收集應(yīng)遵循“分類收集、避免污染”原則。生產(chǎn)廢料（如裁切邊角料、注塑流道）與退役制品需分開(kāi)收集；含油污、涂層或其他雜質(zhì)的廢棄物需單獨(dú)標(biāo)識(shí)。收集容器應(yīng)采用耐酸堿、抗沖擊的密閉式結(jié)構(gòu)，避免纖維飛散及樹(shù)脂吸潮（針對(duì)PA等吸濕性樹(shù)脂）。暫存場(chǎng)地需干燥通風(fēng)，地面鋪設(shè)防滲透材料，存儲(chǔ)時(shí)間不超過(guò)3個(gè)月，防止樹(shù)脂老化或纖維氧化。（二）分選與清洗分選環(huán)節(jié)需基于以下維度：1.樹(shù)脂基體類型：通過(guò)紅外光譜（FTIR）或熱重分析（TGA）確定基體樹(shù)脂種類（如PA6與PA66需區(qū)分），避免不同樹(shù)脂混雜導(dǎo)致再生料相容性下降。2.纖維含量：采用灼燒法（600℃±20℃灼燒2h）測(cè)定纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，按±5%誤差范圍分級(jí)（如40%±5%、50%±5%）。3.雜質(zhì)含量：目視或X射線檢測(cè)雜質(zhì)（如金屬件、玻璃纖維），雜質(zhì)質(zhì)量占比需≤0.5%。清洗僅針對(duì)含油污或涂層的廢棄物，優(yōu)先采用物理清洗（高壓水射流），避免化學(xué)溶劑（如丙酮）引入二次污染。清洗后需干燥至含水率≤0.1%（PA、PEEK等樹(shù)脂）或≤0.05%（PPS等低吸濕性樹(shù)脂），干燥溫度不超過(guò)樹(shù)脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的80%（如PA6的Tg約50℃，干燥溫度≤40℃）。（三）破碎與解纖破碎是保留連續(xù)纖維長(zhǎng)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需根據(jù)樹(shù)脂韌性選擇設(shè)備：-高韌性樹(shù)脂（如PA、PEEK）：采用剪切式破碎機(jī)，刀具間隙≤2mm，破碎后顆粒尺寸為5mm×5mm～10mm×10mm，纖維保留長(zhǎng)度≥3mm（原始纖維長(zhǎng)度的30%以上）。-低韌性樹(shù)脂（如PPS）：采用沖擊式破碎機(jī)，需配套低溫裝置（-20℃～-10℃）降低樹(shù)脂脆性，避免纖維過(guò)度斷裂，破碎后顆粒尺寸≤8mm×8mm，纖維保留長(zhǎng)度≥2mm。破碎過(guò)程需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)纖維長(zhǎng)度分布（激光粒度儀或光學(xué)顯微鏡統(tǒng)計(jì)），每批次抽樣檢測(cè)100個(gè)顆粒，纖維長(zhǎng)度＜1mm的占比需≤15%。（四）再生加工再生加工包括熔融復(fù)合與成型兩個(gè)階段：1.熔融復(fù)合：采用雙螺桿擠出機(jī)，螺桿組合需兼顧分散與剪切，針對(duì)連續(xù)纖維特性，建議使用低剪切螺紋元件（如輸送塊+捏合塊組合）。工藝參數(shù)需根據(jù)樹(shù)脂類型調(diào)整：-PA類：加工溫度230℃～260℃，螺桿轉(zhuǎn)速200～300rpm，真空度-0.08MPa（脫除水分）；-PPS類：加工溫度300℃～320℃，螺桿轉(zhuǎn)速150～200rpm（避免高溫降解）；-PEEK類：加工溫度380℃～400℃，需采用耐腐蝕螺桿（如雙合金螺桿），停留時(shí)間≤3min。再生料與新料的配比需根據(jù)目標(biāo)性能確定，通用制品中再生料添加比例≤50%（以質(zhì)量計(jì)），高要求結(jié)構(gòu)件需通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后確定。2.成型工藝：-注塑成型：模具溫度需高于樹(shù)脂結(jié)晶溫度（如PA6結(jié)晶溫度約180℃，模具溫度100℃～120℃），注射壓力80～120MPa，保壓時(shí)間10～20s，避免纖維取向不均；-模壓成型：預(yù)熱溫度為樹(shù)脂熔點(diǎn)+10℃～20℃（如PEEK熔點(diǎn)343℃，預(yù)熱溫度350℃～360℃），壓力5～10MPa，保壓時(shí)間5～10min，冷卻速率≤10℃/min（防止內(nèi)應(yīng)力）；-熱壓罐成型：適用于復(fù)雜曲面制品，真空度-0.09MPa，升溫速率2℃/min，最高溫度為樹(shù)脂熔點(diǎn)+5℃～10℃，壓力0.5～1.0MPa，保壓時(shí)間30～60min。（五）性能評(píng)估再生料需進(jìn)行全項(xiàng)性能檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目及要求如下：-物理性能：密度（GB/T1033.1）、含水率（GB/T6284），密度偏差≤±2%，含水率≤0.1%；-力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度（GB/T1040.2）≥原始材料的70%，彎曲強(qiáng)度（GB/T9341）≥原始材料的65%，沖擊強(qiáng)度（GB/T1843）≥原始材料的50%；-纖維狀態(tài)：纖維長(zhǎng)度分布（光學(xué)顯微鏡統(tǒng)計(jì)，≥3mm的纖維占比≥40%）、纖維分散性（掃描電鏡觀察，無(wú)明顯團(tuán)聚）；-樹(shù)脂性能：分子量（凝膠滲透色譜GPC）保留率≥80%（相對(duì)于原始樹(shù)脂），熔體流動(dòng)速率（MFR，GB/T3682）偏差≤±15%。每批次再生料需抽樣檢測(cè)，抽樣比例為0.5%（質(zhì)量），且不少于5kg。檢測(cè)報(bào)告需包含原料來(lái)源、處理工藝參數(shù)、檢測(cè)結(jié)果及結(jié)論，保存期≥5年。三、質(zhì)量控制與追溯循環(huán)利用過(guò)程需建立全流程質(zhì)量控制體系，關(guān)鍵控制點(diǎn)包括：-收集階段：雜質(zhì)含量、樹(shù)脂類型標(biāo)識(shí)；-分選階段：纖維含量偏差、基體樹(shù)脂純度；-破碎階段：纖維保留長(zhǎng)度、顆粒尺寸均勻性；-再生加工階段：擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、成型壓力；-成品階段：力學(xué)性能保持率、纖維分散性。同時(shí)，需建立可追溯系統(tǒng)，通過(guò)二維碼或RFID標(biāo)簽記錄每批次廢棄物的來(lái)源（生產(chǎn)廠家、制品類型）、處理時(shí)間、工藝參數(shù)（破碎溫度、擠出轉(zhuǎn)速等）、檢測(cè)結(jié)果等信息，實(shí)現(xiàn)“來(lái)源可查、去向可追、責(zé)任可究”。四、安全與環(huán)保要求1.安全操作：破碎工序需配備除塵裝置（粉塵濃度≤10mg/m3），操作人員需佩戴防塵口罩、護(hù)目鏡及抗切割手套；熔融加工設(shè)備需設(shè)置溫度超限報(bào)警及緊急停機(jī)裝置，避免樹(shù)脂高溫分解產(chǎn)生有毒氣體（如PPS分解產(chǎn)生硫化氫）；高溫區(qū)域需設(shè)置隔熱防護(hù)欄，防止?fàn)C傷。2.環(huán)境保護(hù)：清洗廢水需經(jīng)沉淀、過(guò)濾處理，COD（化學(xué)需氧量）≤50mg/L、SS（懸浮物）≤10mg/L后方可排放；破碎粉塵收集后集中處理（如壓塊填埋），禁止露天焚燒；廢氣（如熔融過(guò)程產(chǎn)生的VOCs）需通過(guò)活性炭吸附或催化燃燒處理，非甲烷總烴排放濃度≤50mg/m3。五、附則本規(guī)范