Китайская CCIC разработала технологию высокоценной переработки углеродного волокна 12k-48k в замкнутом цикле

Репортаж от Wedoany，Команда профессора И Сяосу (Yi Xiaosu) из Технологического инновационного центра углеродного волокна и композитов дельты реки Янцзы (Yangtze River Delta Technology Innovation Center for Carbon Fibre and Composites, CCIC) представила технологию полного цикла рециклинга и повторного производства, направленную на решение четырёх ключевых проблем углеродной отрасли: высокое энергопотребление, высокий уровень выбросов углерода, высокая стоимость сырья, а также низкоценная нисходящая переработка отходов.

Производство 1 кг первичного углеродного волокна на основе полиакрилонитрила (ПАН) требует 318,2 МДж энергии и приводит к выбросам почти 20 кг углекислого газа; стадия производства составляет около 60% выбросов парниковых газов за весь жизненный цикл композитного материала. В настоящее время на долю Китая приходится более 50% мировых действующих мощностей по производству углеродного волокна, и отрасль сталкивается с необходимостью перехода к низкоуглеродной модели. Цена первичного углеродного волокна — от 11 до 17,5 долларов США за килограмм — также создаёт стоимостной барьер для его масштабного применения в области облегчения автомобилей. Традиционные же процессы переработки позволяют получать лишь низкосортную продукцию, такую как литьевые формовочные массы из рубленого волокна и маты из рубленого ровинга, из-за чего материал с трудом возвращается в высокоценные сегменты, такие как углеродные ткани и препреги.

Ключевым продуктом представленной технологии является ContRGF. Данный патент позволяет преобразовывать отходы рубленого углеродного волокна в непрерывные филаментные жгуты с линейной плотностью от 12k до 48k; прочность получаемого волокна на разрыв составляет от 2,0 до 3,5 ГПа, модуль упругости — от 200 до 350 ГПа, что соответствует отечественным промышленным стандартам для крупнотоннажного углеродного волокна. Сочетание ContRGF с канифольным биоэпоксидным связующим, разработанным в рамках китайско-европейского проекта ECO-COMPASS, позволяет создавать экологичный композитный материал ContRPMC. Этот «зелёный» композит также может подвергаться мягкому каталитическому разложению с высвобождением высокоценных компонентов, формируя цепочку экономики замкнутого цикла. Команда уже завершила опытное производство и валидацию облегчённых автомобильных компонентов и авиационных конструкционных деталей.

В CCIC отмечают, что ткани марки ContRGF совместимы с основными технологиями производства композитов, включая ручную выкладку, прессование, вакуумное формование и жидкостное формование RTM, и могут использоваться на существующих производственных линиях без существенной модернизации. Целевые рынки охватывают автомобилестроение, рельсовый транспорт, судостроение, бытовую электронику, спортивные товары и детали интерьера самолётов.

В настоящее время CCIC уже ввела в эксплуатацию первую лабораторную установку каталитического разложения, оснащённую индивидуальными камерами обработки, адаптируемыми к различной геометрии и размерам композитных отходов, что обеспечивает возможность переработки компонентов целиком; также запущена пилотная линия ткачества регенерированного углеродного волокна для мелкосерийного производства тканей и препрегов ContRGF.

Недавно команда изготовила демонстрационный капот автомобиля из гибридного композита. Как пояснил генеральный директор CCIC профессор И Сяосу, внешняя обшивка демонстрационного образца выполнена из первичной углеродной ткани для обеспечения качества поверхности класса A, а во внутренней силовой структуре преимущественно используется ContRGF; соотношение первичного и регенерированного волокна составляет примерно от 1:2 до 1:3, что позволяет сбалансировать качество поверхности, механические свойства и стоимость. Помимо капота, команда разработала также ряд прототипов автомобильных компонентов и несиловых композитных деталей для авиации.

Доктор Лю Цзыцянь (Liu Ziqian), директор по промышленному сотрудничеству CCIC, отметил, что это открывает новый путь к недорогой и низкоуглеродной переработке эпоксидных композитов в замкнутом цикле. В дальнейшем работа будет продолжена в направлении повышения технологической готовности, а также совместно с партнёрами по цепочке создания стоимости как в Китае, так и за рубежом будут открываться рыночные возможности для композитов из регенерированного углеродного волокна.

В ноябре 2025 года CCIC подписала соглашение о стратегическом сотрудничестве с компанией Michelin (Shanghai) Polymers Co., в рамках которого стороны будут вести совместные исследования, разработку и промышленное внедрение высокоэффективных биополимерных и нетоксичных смоляных систем.