Skoltech的研究人员已经证明,增强塑料可以在不损失原有机械性能的情况下进行回收,有时甚至具有改进的特性。该研究发表在《复合材料通讯》杂志上,为以更环保且经济上可行的方式生产建筑部件、汽车、飞机和船舶部件、高端运动器材和其他目前在垃圾填埋场使用寿命结束的物品带来了希望。
增强聚合物复合材料是由玻璃、碳或其他纤维制成的材料,包裹在所谓的聚合物基体(俗称塑料)中。根据用作基体的聚合物,这些复合材料有两种基本类型:热固性复合材料在制造过程中被加热,然后由于不可逆的化学反应而永久硬化。另一方面,热塑性复合材料可以重新加热和重塑,使其可回收利用。
Skoltech的科学家使用先前研究中制造的热塑性复合材料棒来探索其机械性能如何随着重复循环而恶化。这些棒由一种叫做聚丙烯的聚合物制成,并用玻璃纤维增强。
研究小组对这些棒进行压缩成型、加热并将其压成平板。然后,这些板材经过四轮回收:每次都被切成条状,加热,然后再次压成板材。对于五“代”板材中的每一代,机械测试都确定了它们的强度和弹性。
该研究的主要作者、毕业于先进制造学院的Skoltech校友瓦伦蒂娜·克拉夫佐娃(ValentinaKravtsova)表示:“我们发现,从长远来看,机械性能不仅下降速度比预期慢,而且事实上,回收偶尔会改善机械性能。”技术硕士课程。
“这种改善发生在最初的回收阶段,当时该物品从棒状变为板状,随后在随后的四轮板到板回收中相对缓慢地下降。”
“关键是你不应该失去增强纤维的长度。为了回收这些板,我们沿着纤维的方向将它们切成条,因此大部分保留了它们的长度。如果我们在以一种更随意的方式——通常情况下——每轮回收都会导致平均纤维长度显着减少,这意味着机械性能更差,”该研究的首席研究员、材料技术中心的副教授亚历山大·萨福诺夫评论道。
至于材料的化学成分及其熔点等热性能,也在实验的各个阶段进行了测试,并在多轮回收过程中证明稳定。
该团队的研究结果表明,如果采取适当的激励措施,纤维增强热塑性复合材料可以取代可回收性差的热固性材料。根据原材料质量和回收过程本身的精度,这些零件可以重复回收,而不会明显损害其特性。
“也许最容易实施的第一步是立即对任何发现有缺陷的刚制造的物品进行压缩成型,将它们改造成具有优异性能的不同形状的物品。这类似于首次将棒压入我们研究中的板块,”斯科尔理工学院数学和力学博士生基里尔·明琴科夫(KirillMinchenkov)说道。该研究的共同作者补充道。
“下一步将是回收用过的产品,而不是像今天热固性聚合物复合材料那样丢弃它们。”