纤维增强聚合物基复合材料的回收与再利用
高分子材料复合与废弃物资源化利用
高分子材料复合与废弃物资源化利用随着现代化的进展，高分子材料已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。
从塑料袋、塑料瓶、手机、电视、电脑等电子设备到汽车、飞机、火车等交通工具，高分子材料的应用范围非常广泛。
同时，伴随着高分子材料的广泛使用，废弃物的产生也不断增加。
因此，高分子材料复合和废弃物资源化利用已成为了一个非常重要的问题。
高分子材料复合高分子材料复合是利用两种或多种不同的高分子材料，通过加工的方式将它们复合在一起，使得新复合材料具有各自单一材料所不能体现的一些性能。
例如，将聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）进行共混，可以得到一种具有更高韧性、更好耐用性和更好抗撕裂性的材料。
将聚氨酯（PU）和聚丙烯酸酯（PMMA）进行复合，可以得到一种既有PU的弹性又具有PMMA的透明度的材料。
高分子材料的复合可以使得新材料的性能得到显著提升，因此在各个领域都得到了广泛应用。
例如，在建筑材料领域，复合材料可以具有更好的隔热性能、防火性能和耐久性；在汽车领域，复合材料可以具有更好的轻量化、抗风化性能和机械强度等性能。
此外，复合材料还可以具有自修复性能、防水性能、耐腐蚀性能等。
废弃物资源化利用随着高分子材料的广泛使用，大量废弃物也会随之产生。
目前，对于高分子材料的废弃物处理主要有焚烧和填埋两种方式，但这两种方式都有其缺点。
焚烧会产生大量的二氧化碳等有害气体，影响环境；填埋会占用大量的土地资源，并且由于高分子材料的分解需要很长时间，废弃物也会长时间占用土地。
因此，废弃物资源化利用成为了一种有效的处理方式。
废弃物资源化利用的方法可以包括物理方法、化学方法和生物方法。
其中，物理方法主要是对废弃物进行分离、分类和加工；化学方法主要是对废弃物进行化学反应和转化；生物方法主要是通过微生物等生物体将废弃物转化为有用的物质。
高分子废弃物资源化利用的方法包括再生和回收利用两种。
废弃高分子材料可以通过再生的方式得到新的高分子材料，或者通过回收利用的方式得到新的其他的有用物质。
聚合物基复合材料的种类
聚合物基复合材料的种类
聚合物基复合材料的种类有很多，常见的种类包括以下几种：
1. 碳纤维增强复合材料：碳纤维增强复合材料是以碳纤维为增强剂，与树脂等聚合物基体相结合制成的材料。
具有高强度、高模量、低密度等优点，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
2. 玻纤增强复合材料：玻璃纤维增强复合材料是以玻璃纤维为增强剂，与聚合物基体相结合制成的材料。
具有良好的绝缘性能、耐腐蚀性能和机械性能，广泛应用于建筑、电子、船舶等领域。
3. 高分子发泡材料：高分子发泡材料是一种以聚合物为基体，通过在其中注入发泡剂生成气泡而形成的轻质材料。
具有低密度、吸震性能好等特点，广泛应用于包装、建筑隔音等领域。
4. 聚合物纳米复合材料：聚合物纳米复合材料是以纳米颗粒作为填充剂，与聚合物基体相结合制成的材料。
具有优异的力学性能、导电性能、热稳定性等特点，广泛应用于电子、光学、医疗等领域。
5. 高分子合金材料：高分子合金材料是将两种或多种不同的聚合物混合共混，形成互相不溶的两相或多相结构的材料。
具有综合性能优良、可调控性好等特点，广泛应用于汽车、电子、家电等领域。
以上所列的聚合物基复合材料种类只是其中的一部分，随着科技的不断发展，新的聚合物基复合材料种类也在不断涌现。
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料
针对PAN基碳纤维复合材料生产过程中存在的能耗高、污染重等问题 ，研究者们不断改进生产工艺，提高生产效率和环保性。
未来发展趋势预测与挑战分析
高性能化
未来PAN基碳纤维复合材料将继续向高性能化方向发展， 以满足高端应用领域对材料性能的更高要求。
绿色环保
随着环保意识的提高，PAN基碳纤维复合材料的绿色生产 将成为未来发展的重要趋势，包括采用环保原料、优化生 产工艺等。
耐疲劳性
碳纤维复合材料具有良好 的耐疲劳性能，能够承受 长期的交变载荷作用。
热稳定性及耐候性评估
热稳定性
PAN基碳纤维在高温下能 够保持较好的稳定性，不 易发生热分解或氧化反应 。
耐候性
碳纤维复合材料具有良好 的耐候性能，能够抵抗紫 外线、酸雨等自然环境的 侵蚀。
耐腐蚀性
由于碳纤维的化学稳定性 较高，因此它对于多种化 学物质都具有良好的耐腐 蚀性。
汽车工业领域应用
轻量化
碳纤维复合材料具有密度小、比 强度高、比模量高等优点，是实 现汽车轻量化的理想材料，可用
于车身、底盘等结构件。
安全性
碳纤维复合材料在碰撞时能够吸收 大量能量，提高汽车的安全性。
舒适性
碳纤维复合材料具有良好的阻尼性 能，能够降低汽车行驶过程中的振 动和噪音，提高乘坐舒适性。
体育器材领域应用
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合 材料的制备工艺主要包括原丝 制备、预氧化、碳化、石墨化 等步骤，通过控制工艺参数可 以得到不同性能的复合材料。
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合 材料在航空航天、汽车、体育 器材、建筑等领域具有广泛的 应用前景，如飞机结构件、汽 车轻量化部件、高性能运动器 材等。
02
CATALOGUE
汽车工业领域的新材料竹纤维增强聚丙烯基复合材料
环境安全 [５ － ６] ꎮ 桉油精属单萜类化合物ꎬ 主要是以
桉叶油等中草药提取加工而成ꎬ 也是一种新型植物
源杀虫剂ꎬ 该制剂对害虫有强烈的触杀作用ꎬ 其主
要杀虫机理是抑制昆虫体内的乙酰胆碱脂酶的合成ꎬ
阻碍神经系统的传导ꎬ 干扰虫体水分的代谢ꎬ 具有
低毒、 无残留、 高效、 持续期长、 与环境相容性好
汽车工业领域的新材料: 竹纤维增强聚丙烯基复合材料
由于环保和节能的需要ꎬ 汽车轻量化已经成
为世界汽车发展的趋势ꎮ 汽车轻量化亦即在保证
汽车的强度和安全性能的前提下ꎬ 尽可能地降低
汽车的整备质量ꎬ 从而提高汽车的动力性力于开发质量轻、 强调高的聚合物基复合
材料ꎮ 天然纤维由于其环境友好性和可再生性ꎬ
且可以增强聚合物基复合材料的各项性能ꎬ 在汽
车和建筑材料领域引起了广泛关注ꎮ
印度理工学院卢克里( Ｒｏｏｒｋｅｅ) 校区聚合物加
工工程系的研究人员利用天然竹纤维与以空心玻璃
微珠作为填料的聚丙烯复合材料进行复合制备了杂
化复合材料ꎬ该材料质量轻、强度大ꎬ可以满足汽车
控灾能 力 [９ － １０] ꎬ 根 据 林 分 状 况、 地 形 和 劳 动 力 状
参考文献
[１] 萧刚柔. 中国森林昆虫[ Ｍ] . 北京: 中国林业出版社ꎬ
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子研究汇刊ꎬ ２０１３ꎬ ３２(２) : ５２ － ５４.
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林业科技ꎬ ２００８ꎬ ３５(４) : ２０ － ２３.
复合材料总思考题和参考题答案
复合材料概论总思考题—•复合材料总论1.什么是复合材料？复合材料的主要特点是什么？①复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
②1）组元之间存在着明显的界面；2）优良特殊性能；3）可设计性；4）材料和结构的统一2.复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点（1）比强度，比模量高（2）良好的高温性能（3）良好的尺寸稳定性（4）良好的化学稳定性（5）良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性（6）良好的功能性能3.复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。
4种命名途径①根据增强材料和基体材料的名称来命名，如碳纤维环氧树脂复合材料②（1）强调基体：酚醛树脂基复合材料（2）强调增强体：碳纤维复合材料（3）基体与增强体并用：碳纤维增强环氧树脂复合材料（4）俗称：玻璃钢4•常用不同种类的复合材料（PMC,MMC,CMC）各有何主要性能特点?5.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容?3个层次答：1、一次结构：由集体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能；二次结构：由单层材料层复合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何三次结构：指通常所说的工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。
2、①单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能；②铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排，该层次决定层合板的性能；③结构设计：最后确定产品结构的形状和尺寸。
6.试分析复合材料的应用及发展。
答：①20世纪40年代，玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后，纤维复合材料发展成为具有工程意义的材料。
至60年代,在技术上臻于成熟,在许多领域开始取代金属材料。
②随着航空航天技术发展，对结构材料要求比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好。
生物基复合材料的制备与性能分析
生物基复合材料的制备与性能分析在当今追求可持续发展和环境保护的时代背景下，生物基复合材料作为一种具有巨大潜力的新型材料，正逐渐引起广泛的关注和研究。
这类材料结合了生物质原料的可再生性和复合材料的优异性能，为解决传统材料面临的资源短缺和环境压力问题提供了新的思路和途径。
生物基复合材料的定义及分类生物基复合材料，顾名思义，是由生物基材料作为主要成分，并与其他材料复合而成的一类新型材料。
根据其组成和结构的不同，可以分为多种类型。
一种常见的分类方式是基于生物基成分的来源，如植物基复合材料（如以木质纤维为主要成分）、动物基复合材料（如以胶原蛋白为基础）以及微生物基复合材料（如利用微生物发酵产生的聚合物）。
另一种分类依据是复合材料的结构和性能，可分为纤维增强型生物基复合材料（如碳纤维增强生物树脂）、颗粒填充型生物基复合材料（如木粉填充生物塑料）以及层压型生物基复合材料等。
生物基复合材料的制备方法生物基复合材料的制备方法多种多样，每种方法都有其特点和适用范围。
挤出成型法是一种常用的制备技术。
将生物基聚合物和增强材料通过挤出机进行混合和塑化，然后挤出成型。
这种方法适用于大规模生产，能够制备出各种形状的制品。
注塑成型法则适用于制造复杂形状的零部件。
将预先混合好的生物基复合材料颗粒注入注塑机的料筒，加热熔融后注入模具中冷却成型。
此外，还有压缩成型、层压成型等方法。
压缩成型常用于制备板材和大型制品，通过在模具中对材料施加压力和温度使其成型。
层压成型则是将多层材料叠合在一起，通过加热和加压使其粘结成为一体。
在制备过程中，原材料的选择和预处理至关重要。
生物基聚合物的性能、增强材料的种类和尺寸，以及两者之间的相容性，都会显著影响最终复合材料的性能。
生物基复合材料的性能特点生物基复合材料具有一系列独特的性能优势。
在力学性能方面，通过合理的设计和制备工艺，可以使生物基复合材料具有较高的强度和刚度。
例如，纤维增强型生物基复合材料在某些情况下能够与传统的合成材料相媲美。
聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
芳纶/杜邦聚酰胺 芳纶/泡沫芯板 碳纤维/杜邦聚酰胺 碳纤维/环氧树脂 碳纤维/芳纶/环氧树脂 玻璃纤维增强塑料 第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
GLARE蒙皮用于A380飞机的上机身蒙皮 第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展 复合材料的意义 现代高科技的发展更是离不开复合材料。例如：火箭壳体材料对射程的影响: 1.1 前言：
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
碳/碳复合材料 以碳纤维或碳化硅纤维(或织物)为增强体，以碳为基体的复合材料的总称。碳基复合材料有两种制备方法： 一是浸渍法，即用增强体浸渍熔融的石油或沥青，再经碳化和石墨处理，它的基体是石墨碳，呈层状条带结构，性能是各向异性的。还有用增强体浸渍糠醇(呋喃甲醇)或酚醛等热固性树脂，只经碳化处理，它的基体是玻璃碳，即无定型碳结构，性能是各向同性的； 另一是CVD法，即把烃类化合物的热解碳沉积在增强体上来进行复合，这种方法的碳基体是类似玻璃碳的热解碳。碳/碳复合材料不耐氧化，所以有时需要加抗氧化涂层。
1.1 前言：
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展 三、复合材料的发展历史和意义 1、复合材料的发展历史 6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复合材料。水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河堤大坝等的建筑，发挥着极为重要的作用； 20世纪40年代，美国用碎布酚醛树脂制备枪托、代替木材，发展成为玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）这种广泛应用的比较现代化复合材料。 1.1 前言：
第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
碳纤维的回收方法
碳纤维是一种高强度、高刚度、高模量的复合材料，广泛应用于航空、汽车、体育器材、建筑等领域。
由于其制造成本高昂，废弃的碳纤维制品需要进行回收再利用。
以下是一些常见的碳纤维回收方法：
1. 机械回收法：将废弃的碳纤维制品破碎成小颗粒，再经过筛分、清洗等处理，得到可用于再生的纤维。
这种方法适用于较粗的碳纤维制品，回收率较高。
2. 化学回收法：将废弃的碳纤维制品浸泡在酸液中，使其分解成碳黑和其他化学物质。
然后将碳黑和其他化学物质进行分离、洗涤、干燥等处理，得到可用于再生的碳纤维。
这种方法适用于较细的碳纤维制品，回收率较高。
3. 热解回收法：将废弃的碳纤维制品加热到高温，使其热解成气体和固体产物。
固体产物经过冷却和处理后，得到可用于再生的碳纤维。
这种方法适用于高温下热解的碳纤维制品，回收率较高。
4. 生物降解法：将废弃的碳纤维制品用微生物进行降解，得到可用于再生的有机物。
这种方法还在研究阶段，尚未实现工业化生产。
需要注意的是，碳纤维回收需要专业的设备和技术，同时也需要考虑到回收后的碳纤维制品的性能和质量问题。
纤维增强复合材料的强度与韧性分析
纤维增强复合材料的强度与韧性分析纤维增强复合材料是一种由纤维和基体组成的复合材料。
纤维通常是高强度、高刚度、低密度的材料，如碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维，而基体则是将纤维固定在一起并承担载荷的材料，通常是聚合物或金属。
在工程应用中，纤维增强复合材料广泛应用于航空航天、汽车、船舶和建筑等领域。
其主要优点在于具备出色的强度和韧性，相对于传统的材料，如金属和塑料，纤维增强复合材料更轻更坚固，能够满足对产品轻量化和高性能的要求。
强度是指材料抵抗外部力量破坏的能力，而韧性则是指材料在受到外力作用下发生塑性变形的能力。
纤维增强复合材料的强度和韧性是由纤维和基体的特性决定的。
首先，纤维的强度和韧性对复合材料的整体性能起着重要作用。
高强度的纤维可以有效地承担拉伸或弯曲载荷，提高材料的强度；而高韧性的纤维能够有效地吸收冲击载荷，提高材料的韧性。
例如，碳纤维具有更高的强度和刚度，因此在航空航天领域得到广泛应用。
相比之下，玻璃纤维虽然强度较低，但具有较高的韧性和廉价性，广泛应用于汽车和建筑领域。
其次，纤维与基体之间的结合强度也对复合材料的性能至关重要。
纤维与基体之间的结合强度决定了载荷的传递效率和阻止纤维从基体中脱离的能力。
通过合适选择和处理纤维和基体材料，并采用适当的增强方法，可以实现纤维与基体之间的良好结合，提高复合材料的强度和韧性。
此外，纤维增强复合材料的层间黏结强度也对其性能具有重要影响。
在层间力的作用下，复合材料容易出现层间剥离现象，从而导致其整体性能下降。
通过采用增强技术，如预处理纤维表面、增加粘结剂含量等，可以有效提高纤维增强复合材料的层间黏结强度，提高材料的强度和韧性。
最后，复合材料中纤维的取向和分布也对其性能产生重要影响。
纤维的取向和分布会影响材料的各向异性、疲劳性能和断裂行为。
通过合理设计纤维增强复合材料的层叠结构和工艺参数，可以实现纤维的合理取向和均匀分布，提高材料的整体性能。
总而言之，纤维增强复合材料的强度和韧性是由纤维强度、纤维与基体之间的结合强度、层间黏结强度以及纤维的取向和分布等因素综合作用的结果。
聚合物基复合材料在汽车工业中的应用
Material Sciences 材料科学, 2016, 6(6), 315-321 Published Online November 2016 in Hans. /journal/ms /10.12677/ms.2016.66041文章引用: 周玉敬, 杨涛, 范广宏. 聚合物基复合材料在汽车工业中的应用[J]. 材料科学, 2016, 6(6): 315-321.Applications of Polymer Composites on AutomotivesYujing Zhou, Tao Yang, Guanghong FanAdvanced Manufacture Technology Center, China Academy of Machinery Science &Technology, BeijingReceived: Oct. 8th , 2016; accepted: Oct. 30th , 2016; published: Nov. 2nd , 2016Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractCharacteristics and process of polymer composites are presented. Applications of composite ma-terials on auto industry are also elaborated. In the end, the development trend of automotive composite materials is discussed. KeywordsAutomotives, Polymer Composites, Applications, Development聚合物基复合材料在汽车工业中的应用周玉敬，杨 涛，范广宏机械科学研究总院先进制造技术研究中心，北京收稿日期：2016年10月8日；录用日期：2016年10月30日；发布日期：2016年11月2日摘 要本文阐述了聚合物基复合材料的特点，介绍了复合材料在汽车工业中的应用现状，并讨论了汽车用复合材料的发展前景。