隨著碳纖維復合材料應用領域的不斷擴大，其廢棄物的回收問題也引發(fā)了一定的關注。在污染和資源浪費日益嚴重的情況下，應該從復合材料應用的最初階段就開始重視材料的選擇以及回收利用成本，這有利于從整體上降低回收成本并減少環(huán)境中的廢棄物。
碳纖維增強復合材料零部件的應用方應從復合材料的樹脂基體考慮，在使用性能得到保證的前提下，盡量采用熱塑性樹脂作為復合材料基體，這將利于碳纖維的回收和循環(huán)利用。
碳纖維增強熱塑性復合材料主要有短纖維（0. 2 -0. 4 mm）增強、長纖維（6-10 mm）增強和連續(xù)纖維增強這三種形態(tài)。碳纖維增強熱塑性復合材料的回收方式與碳纖維在樹脂中的形態(tài)和成型方法有很大關系。
目前，碳纖維增強熱塑性復合材料主要制備方式是熔體成型方法，包括:注塑成型、模壓成型、層壓成型、纏繞成型、拉擠成型等。
對于高熔點的熱塑性樹脂，比如聚醚酰亞胺（PEI）和聚醚醚酮（PEEK），可采用溶劑法成型。
由于熱塑性樹脂是線性分子結構，在高溫下易實現從固態(tài)到液態(tài)的轉化，因此碳纖維增強熱塑性復合材料可以通過重熔重塑的方法進行回收，和熱固性樹脂基碳纖維復合材料相比，其可回收性更強。
雖然熱塑性樹脂可以多次重復塑形，但對短碳纖維增強熱塑性復合材料來說，其再次利用的關鍵是保持短纖維在復合材料中的取向程度，排列規(guī)則的短纖維增強復合材料可以使拉伸強度和拉伸模量保持在80-90%。
無論是短碳纖維增強還是連續(xù)碳纖維增強，在其回收再利用的過程中，如果能提高再生碳纖維增強熱塑性復合材料的使用性能，就會進一步增強其回收價值。
切片再塑法也是一種常見的熱塑性樹脂回收方法。在纖維取向程度類似的情況下，碳纖維的體積含有率是影響復合材料回收后力學性能的主要因素，而回收碳纖維增強復合材料的模量值主要取決于碳纖維的長度，強度值取決于纖維和樹脂的浸漬質量。
通過工業(yè)優(yōu)化，切片重塑法可實現碳纖維復合材料的低成本多次重復回收，可滿足碳纖維復合材料在一般民用領域的應用。
近來，除了航天航空領域，連續(xù)性碳纖維增強熱塑性復合材料也逐步應用于骨外科醫(yī)療器械、電子電器、高端工業(yè)等領域中，無論是從產品性能角度還是從回收利用角度看，熱塑性碳纖維復合材料的發(fā)展前景都值得期待。
3月23日，美國載人潛水服務提供商OceanGate公司宣布將東麗復材（美國）公司（CMA）作為其首選供應商。東麗將為OceanGate提供航空級碳纖維預浸料，用于生產深海載人潛水器的新型碳纖維殼體。
“長期以來，CMA一直是航空業(yè)內值得信賴的供應商，同時也是全球預浸復合材料研發(fā)領域的領先者。他們經驗豐富的技術團隊和復合材料的專業(yè)知識積累將在下一代載人潛水器的開發(fā)過程中起關鍵作用，必將開創(chuàng)航空復合材料探索海洋資源的新紀元，”OceanGate首席執(zhí)行官Stockton Rush表示說。
“為了向裝備制造市場提供高效的解決方案，我們必須在設備設計中采用高性能復合材料，艇體方能承受海平面下4500米目標深度、約45.5 MPa的強大外部壓力。該項目不僅能夠為碳纖維找到新的應用方式，同時也為增進人類對地球和海洋未知區(qū)域的了解提供技術支持。”CMA工業(yè)銷售副總裁Philip Schell表示。
此前，OceanGate于2月26日宣布與美國宇航局NASA簽署合作協(xié)議，共同開發(fā)能夠經受深海高壓環(huán)境和宇宙真空環(huán)境的碳纖維高壓殼體。
魯ICP備2021047099號