隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來SMC模壓工藝獲得了快速的發(fā)展，并以20％－25％的速度高速發(fā)展。SMC制品廣泛應(yīng)用于軌道交通、汽車、建筑、電子/電氣領(lǐng)域。但是SMC制品及生產(chǎn)過程中存在著大量的廢棄物。廢棄物主要有兩個(gè)來源：一是邊角廢料和生產(chǎn)過程中的廢品，二是使用過程中報(bào)廢的產(chǎn)品。這些廢棄物的大量堆積，會對環(huán)境造成很大污染，受到全世界普遍存在的環(huán)境保護(hù)法規(guī)的限制。
世界各發(fā)達(dá)國家對玻璃鋼廢棄物的回收利用十分重視，研究得較早。如：美國在80年代即開展熱分解回收方法可行性研究；日本通產(chǎn)省于1990年設(shè)立玻璃鋼再資源化處理委員會，并下設(shè)調(diào)查、標(biāo)準(zhǔn)化、切斷破碎、粉碎利用和熱塑性玻璃鋼處理等七個(gè)技術(shù)分會，自1991年起，制定了多部有關(guān)玻璃鋼回收利用和促進(jìn)回收利用的法令政策；歐美確定了以“省資源、再利用、再資源化、最終處理”為指導(dǎo)方針的玻璃鋼廢棄物處理的發(fā)展方向。各國政府和玻璃鋼企業(yè)都投入大量人力物力，先后開發(fā)出多種回收方法，如：熱解回收法、粉碎回收法、能量回收法、水解或醇解回收法、生物回收法等，其中較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的是熱解回收法和粉碎回收法，并已開發(fā)出專用設(shè)備。
國內(nèi)目前還沒有有效的處理辦法，只能采取簡單的填埋或焚燒辦法，但前者造成土壤的破壞和土地的浪費(fèi)，后者由于焚燒過程中產(chǎn)生大量廢氣造成環(huán)境污染。而且處理費(fèi)用高，處理量有限，遠(yuǎn)不能滿足熱固性復(fù)合材料廢棄物數(shù)量劇增的要求。隨著對熱固性復(fù)合材料廢棄物回收的環(huán)保呼聲的日益強(qiáng)烈，熱固性復(fù)合材料廢棄物已成為社會問題，嚴(yán)重影響熱固性復(fù)合材料在建材、汽車等行業(yè)的進(jìn)一步應(yīng)用。如何處置這些日積月累、越來越多的熱固性復(fù)合材料廢棄物已成為制約我國玻璃鋼/復(fù)合材料行業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵問題。
我國玻璃鋼/復(fù)合材料行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展和應(yīng)用開發(fā)，熱固性復(fù)合材料廢棄物數(shù)量逐年遞增，回收利用已直接影響玻璃鋼/復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展，因此，研究熱固性玻璃鋼固體廢棄物回收處理方法，建立一整套關(guān)于熱固性復(fù)合材料廢棄物收集、加工、回收料應(yīng)用等現(xiàn)代化回收體系，已迫在眉睫。同時(shí)提出新的材料認(rèn)識觀、發(fā)展觀、評價(jià)觀和設(shè)計(jì)觀，加強(qiáng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)質(zhì)量管理，提高制品質(zhì)量和壽命，緩解熱固性復(fù)合材料廢棄物的排放量以及大力開發(fā)新型易回收利用的綠色熱固性復(fù)合材料，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)協(xié)同性，是擺在每一個(gè)玻璃鋼/復(fù)合材料企業(yè)和研究者面前的急需解決的問題。
1、SMC/BMC復(fù)合材料的再生利用方法
SMC/BMC制品的回收技術(shù)有三種方法比較可行：物理循環(huán)：造粒；化學(xué)回收：熱裂解；能量回收。
物理循環(huán)方法是基于直接利用廢棄樹脂基復(fù)合材料制品，并不改變其化學(xué)性質(zhì)的一種回收方法。由于熱固性復(fù)合材料一旦固化，就不會在熱和壓力的重新作用下轉(zhuǎn)變成另外一種產(chǎn)品。因此,必須將熱固性復(fù)合材料切割或粉碎成一定的形狀，當(dāng)作填料或增強(qiáng)材料使用。一種方法是將整個(gè)熱固性復(fù)合材料粉碎使用，另外一種方法是粉碎后從中獲得玻璃纖維。
化學(xué)循環(huán)方法主要是指高分子材料通過清洗、粉碎、干燥后,進(jìn)行化學(xué)處理，從而得到有用的化工原材料或油品的過程。
能量循環(huán)方法是指燃燒不能以其他方法加工的混合塑料或殘留物，以利用其釋放的能量，包括燃燒廢物獲取能量和燃燒廢物燃料獲取能量。
SMC/BMC復(fù)合材料的回收處理示意圖見圖，回收方法比較見表：
(1)熱解法：熱分解回收熱固性復(fù)合材料廢料中的有機(jī)物質(zhì)
熱解法是一種在無氧的情況下，利用高溫使熱固性復(fù)合材料廢棄物分解成燃?xì)?、燃油和固體三種回收物的方法。其中每一種回收物都可以進(jìn)一步回收利用。該種方法回收利用的效果較好，同時(shí)對設(shè)備的要求較高，難度大，投資建廠成本高，回收費(fèi)用較高。
(2)粉碎法：將玻璃鋼廢棄物粉碎成微粒作熱固性復(fù)合材料填料
將玻璃鋼廢棄物粉碎成粒度不同的粉末，選用適宜粒度范圍的回收料作為填料使用。這種方法，生產(chǎn)成本較低，處理方法簡單，但在制造微粉時(shí)，粉碎成本相對較高，作為微粉添加到SMC/BMC或其他玻璃鋼產(chǎn)品中，往往隨著添加量的增加，降低新制品的強(qiáng)度。另外，該方法還存在一些突出的缺點(diǎn)，如原料受到限制（只能處理廢棄物中未被污染的廢棄物）；玻璃纖維在粉碎的過程中容易卷曲結(jié)球，無法進(jìn)行再加工處理利用，成為另一種不可降解的廢棄物，因此，回收利用率較低。
(3)焚燒法
傳統(tǒng)的焚燒法指的是區(qū)別于簡單焚燒的能量回收技術(shù)，即將含有有機(jī)物或者完全為有機(jī)物的廢棄物在專用的焚燒爐里進(jìn)行焚燒處理，同時(shí)將燃燒的熱量轉(zhuǎn)化為其它能量。但是焚燒爐的造價(jià)較高，使得焚燒處理費(fèi)用高達(dá)2000元/噸。并且由于熱固性玻璃鋼中有機(jī)物的含量較低，燃燒放熱較少，焚燒后的灰分不能再利用，只能填埋，因此，該種方法一直沒有被廣泛應(yīng)用。
近年來，日本新開發(fā)了玻璃鋼焚燒聯(lián)助水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)，將玻璃鋼廢棄物用作水泥生產(chǎn)的燃、原料。該方法是把玻璃鋼廢棄物先粉碎為粒徑10mm大小的粉末，吹入水泥窯爐內(nèi)，作為燃料燃燒，殘?jiān)鳛樗嘣鲜褂?。其顯著特點(diǎn)是：能把玻璃鋼廢棄物全部處理完畢，達(dá)到100%回收。玻璃鋼廢棄物一部分轉(zhuǎn)化成能源，可以減小部分燃料用量；另外，因窯內(nèi)溫度高，產(chǎn)生的有害氣體極少，沒有有害氣體污染空氣的問題。
2、SMC/BMC復(fù)合材料破碎技術(shù)研究
無論采用何種回收方法，第一步都是將FRP產(chǎn)品加工成需要的尺寸，即粉碎。根據(jù)再利用方法不同，所提出的要求也不同，所以單一粉碎設(shè)備不能滿足要求，需聯(lián)合配套、分級處理。主要配套設(shè)備有廢棄物清洗線、切割機(jī)、輸送機(jī)、破碎機(jī)、微粉機(jī)、除靜電裝置、收塵裝置等。本部分主要對適用于SMC復(fù)合材料的前處理進(jìn)行研究。
廣義的破碎是指從外部施加壓縮、打擊、剪切、摩擦等力，使物體破碎、尺寸變小等操作的總稱。從所得產(chǎn)品即粉碎后的粒度看，大致可以分為把大尺寸物體破碎到某種程度的粗碎，和破碎到所謂粉體狀態(tài)的狹義的粉碎兩類。但是，即使粉碎原理完全相同，由于設(shè)備大小不同，粉碎產(chǎn)物的粒度也不同。因此，明確區(qū)分各種概念非常困難。按照粉碎程度的不同可以把粉碎劃分為粗碎、中碎、細(xì)碎，細(xì)碎可以進(jìn)一步劃分為微粉碎、超微粉碎、特超微粉碎。
用破碎機(jī)進(jìn)行的破碎操作是用單獨(dú)使用或組合使用壓縮、沖擊、剪斷三種方法對被破碎物實(shí)施破碎操作。根據(jù)其作用力和構(gòu)造的不同，破碎機(jī)種類繁多，有從巖石或塑料的破碎到塑料板或布的破碎等等種類，選擇適應(yīng)破碎廢棄物的種類和量的機(jī)種非常重要。另外選定時(shí)，用機(jī)械廠家的實(shí)物機(jī)或試驗(yàn)機(jī)做試驗(yàn)試著進(jìn)行破碎，根據(jù)實(shí)際使用情況，聽取意見，充分調(diào)查其性能、安全性、消耗品的更換頻率、破碎成本等非常重要。
（1）常溫破碎
剪切破碎是靠固定刀和活動刀之間的嚙合作用來剪切廢物。刀間的嚙合可以將廢棄物切開或者割裂。沖擊破碎是靠安裝在中心軸上高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)刀的強(qiáng)有力的沖擊作用破碎物體。經(jīng)受一次沖擊不能破碎的物體撞到固定刀上進(jìn)一步破碎，撞擊彈回的廢棄物被擠壓在旋轉(zhuǎn)刀和固定刀之間靠剪切左右破碎。
（2）低溫破碎
干式常溫破碎具有噪音大、振動強(qiáng)、粉塵多、消耗動力大等缺點(diǎn)。為了解決這些問題，開發(fā)了冷凍低溫破碎技術(shù)。利用材料在低溫下能發(fā)生脆化、破碎容易等特點(diǎn)，對FRP廢棄物進(jìn)行低溫破碎。與常溫破碎相比，低溫破碎具有如下特點(diǎn)：①不同材料的脆化溫度不同，因此在操作溫度相同的情況下，不同材料有不同的破碎程度。但是同一種材料破碎后的粒度非常均勻。②破碎后的形狀適合進(jìn)行下一步工作。
低溫冷卻的介質(zhì)是液氮。液氮制冷溫度低、無毒、無反應(yīng)、無爆炸、資源豐富、但是液氮制冷需要消耗大量能量。能否有效益是低溫破碎技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵。目前，由于液氮費(fèi)用昂貴，低溫破碎的對象僅限于常溫破碎困能的材料。
（3）破碎設(shè)備
適用于FRP廢棄物的破碎機(jī)，按其作用力度的大小分，有壓縮型破碎機(jī)、沖擊型破碎機(jī)、切斷型破碎機(jī)、壓縮切斷型破碎機(jī)、沖擊切斷型破碎機(jī)等等。常見的各種破碎機(jī)如表所示:
備注：1 A－C表示不同的施力方式
A：壓縮(0-0.4m/s)
B：沖擊(100-200m/s)
C：打擊（0.7-8m/s）
2字母O代表此方式可行
3、SMC/BMC復(fù)合材料的再生利用
（1）熱裂解產(chǎn)物的再生利用
SMC汽車研究協(xié)會指出：SMC經(jīng)裂解后，再回收固體副產(chǎn)物，用作填料要比物理回收的成本還要低。并且熱裂解法的最大的優(yōu)點(diǎn)是適用于處理被污染的廢棄物，例如處理經(jīng)油漆、粘接或混雜材料的熱固性復(fù)合材料部件，而且金屬異物在熱裂解后從固體副產(chǎn)物中除去。因此，熱裂解法是最具開發(fā)應(yīng)用前景的回收技術(shù)。
（a）裂解溫度對SMC/BMC的熱裂解過程的影響
在300、400、500、600和700℃下進(jìn)行的熱裂解所得產(chǎn)物由表給出。從中可以看出，在300℃式的熱裂解是不完全的，因?yàn)檫@時(shí)的固體產(chǎn)物（82.6wt%）比理論值（72.6wt%）（由原材料成分分析得出）要高很多。相反的，400-700℃下的固體產(chǎn)物均幾乎與理論值相當(dāng)，所以，可以推斷出全部的有機(jī)物質(zhì)在高于400℃時(shí)都分解了。
關(guān)于液體熱裂解產(chǎn)物，從表可看出其產(chǎn)量從400-700℃范圍內(nèi)與溫度無關(guān)，均約為14%，但在300℃卻只得到相對少的液體產(chǎn)物（9.7wt%），這明顯是由于在此溫度下不完全熱裂解造成的。由表3.28看出，從400-700℃，氣體產(chǎn)物含量為10-12%，但在300℃熱裂解產(chǎn)物中，由于不完全裂解，氣體產(chǎn)物較少（6.1%）。
（b）SMC/BMC制品的熱裂解產(chǎn)物資源化分析
a)熱裂解液體產(chǎn)物的性質(zhì)及應(yīng)用
SMC熱裂解液體產(chǎn)物是一種有機(jī)混合物，通常被稱為油，并混有一些水相產(chǎn)物。在分析這種液體之前，先進(jìn)行離心分離，以便將其中約4-6%的水分離出來，結(jié)果顯示，產(chǎn)物中的水基本來自于原SMC料中的潮氣。
經(jīng)離心分離過的熱裂解油經(jīng)過了仔細(xì)的分析研究。在300、400、500、600和700℃的5個(gè)試驗(yàn)溫度下所得SMC熱裂解油的基本成分的H/C摩爾比和GCV值見表。由表可以看到，H/C比值相當(dāng)?shù)停?.1-1.3），這反映了液體的芳香特性，而較高的氧含量（10-16%）則來自于聚合物中的氧化結(jié)構(gòu)。這些值在400-700℃之間亦基本不受溫度影響，但在300℃時(shí)，H/C比值和氧含量均比在其他溫度時(shí)高。
根據(jù)各溫度下的熱裂解油GC/MS分析，可以知道：（A）在各溫度下所得的總油量估計(jì)約為73-76%。（B）各溫度下所得的SMC熱裂解油都是非常復(fù)雜的有機(jī)混合物。其主要成分含有5到21個(gè)碳，分子量在86到324之間。它包含了大量芳香物（64-68%）和大量氧化物（24-27%），如酮，羰基酸，烷基苯和芳基萘等。這些芳香和氧化物的出現(xiàn)是很合理的，因?yàn)楸粺崃呀獾腟MC料是苯乙烯（芳香族的）交聯(lián)的鄰苯二甲酸的聚合物。相關(guān)報(bào)道指出，在一些較SMC低芳香性的聚合物材料（如橡膠）的熱裂解試驗(yàn)中，所得的油也具有很強(qiáng)的芳香性，這是由于脂肪和芳香族物質(zhì)的再結(jié)合反應(yīng)以及脂肪族的環(huán)化反應(yīng)造成的。（C）至于溫度對油的組成成分的影響，由分析從400到700℃的色譜圖是非常相似的，它們包含幾乎相同的峰，因此它們包含了相同的主要成分。而300℃是的色譜圖則相對簡單些，它含有較少的峰，因此300℃時(shí)只有13種成分，而在較高的溫度有20-25種成分。
在各溫度下得到的熱裂解油與商業(yè)1號燃料油（ASTM240）的GCV值都相當(dāng)接近，并且，由于這些油不含污染元素，因此可以用作相當(dāng)好的液體加熱燃料。
b）熱裂解氣體產(chǎn)物的性質(zhì)應(yīng)用
SMC/BMC熱裂解氣體產(chǎn)物中含有豐富的CO和CO2,這些碳氧化物是由SMC中聚合物的酯健斷裂分解得到的。由Kominsky所作熱裂解試驗(yàn)中（使用了相同的聚合物材料）所得到的氣體也含有大量的CO和CO2（分別為54.2%和34%）。由于CO2在SMC裂解氣體產(chǎn)物中的高含量，其GCV值很低（14-16MJ/Kg）；。由表可知，400℃以上，影響可以忽略，但在300℃時(shí)，產(chǎn)生了比更高溫度時(shí)更多的CO和較少的CO2，因此300℃使得氣體產(chǎn)物的GCV值更高。熱裂解工藝過程中所產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物一般可循環(huán)利用于生產(chǎn)過程中所需要的熱量。
加熱對回收的纖維的楊氏模量沒有顯著影響。原始的纖維和回收的纖維模量都約為70GPa。由于回收短纖維制備的復(fù)合材料潛在應(yīng)用價(jià)值主要對硬度要求較高，而不是強(qiáng)度，這個(gè)結(jié)果令人十分滿意。
?回收玻纖的應(yīng)用
回收的纖維最直接的再利用是以不連續(xù)纖維形式（如模壓料或表面紗）為基礎(chǔ)的半成品材料。從回收的纖維的含量高達(dá)50%的樣品觀察來看，其拉伸、彈性及沖擊性能均沒有顯著影響。但是，若替代品超過50%，拉伸、彈性及Charpy沖擊強(qiáng)度都顯著下降。由上述單纖維測試發(fā)現(xiàn)，回收纖維的含量不影響模量。作為輕質(zhì)替代品如汽車頭燈外殼和儀表板等，為其提供了商業(yè)應(yīng)用的光明前景。一些技術(shù)人員正在研究基于專用DMC組分配方的小型頭燈的制造（如圖所示），其組分為不飽和聚酯樹脂，Al(OH)3填料和重18%的無堿玻纖（50%6mm原始短切纖維束和50%這種工藝回收的纖維）。BMC用普通方法制造，必須組分配方和工藝沒有變化。含有回收的纖維的組分配方與常規(guī)混合物沒有不同，模塑部分產(chǎn)生表面涂層（表面處理劑）適合鍍銀金。用回收纖維制的BMC機(jī)械性質(zhì)與控制的沒有顯著不同，盡管沖擊強(qiáng)度稍有下降，但電性能沒有改變。
?回收填料的應(yīng)用
回收的填料主要成分為CaCO3。在300℃時(shí)，熱裂解固體殘留物中仍有有機(jī)物存在，但在400-700℃下有機(jī)物分解完全，固體中主要是玻纖和CaCO3,并且含有約4%的類似焦炭的含碳產(chǎn)物。研究還表明在600和700℃進(jìn)行的熱裂解試驗(yàn)中，原來SMC中的一部分CaCO3分解成CO2和CaO。這種分解對固體殘留物在復(fù)合材料中的回收利用是很有害的，因?yàn)榻饘傺趸镉性龀淼淖饔茫詴绊憦?fù)合材料的成型工藝過程。作為填料，回收填料可以替代50％的碳酸鈣。用回收填料制備的SMC平板的性能與常規(guī)SMC配方基本相同。其物理性能和外觀質(zhì)量見表：
通用汽車公司于1993年在Chevrolet Corvette的內(nèi)儀表板上應(yīng)用了回收的復(fù)合材料填料，這成為了北美首家在汽車上利用回收SMC的汽車廠。1995年，克萊斯勒公司率先在Dodge Ram貨車的整個(gè)車身材料中使用回收填料并將填料用在了Neon客車的阻流板上
福特汽車公司在Econoline貨車引擎蓋上，Ranger小型輕便卡車的格柵開啟型儀表板和Aerostar小型貨車引擎蓋內(nèi)儀表板中都使用了回收填料。這也是一個(gè)在福特網(wǎng)絡(luò)內(nèi)收集成型后廢料的較好的方法。另外，在歐洲有三種汽車部件產(chǎn)品含有回收的SMC填料（Audi 的備用胎架、VWPolo發(fā)動機(jī)艙和VM Passat 的前面板）。在日本，Toyota?。茫粒蹋桑碌男欣罴艿膬?nèi)艙用回收的復(fù)合填料。
到1995年末，汽車工業(yè)共計(jì)使用4百萬lbs以上的回收復(fù)合材料填料。而當(dāng)年的目標(biāo)是將約為750萬lbs的廢料全部用完。1994年，使用回收填料的SMC占總生產(chǎn)量的3%。隨著需求的增長，對SMC回收利用的要求也越來越大。
?粉碎物的再生利用
粉碎法是目前國外普遍采用的SMC回收方法。根據(jù)處理方式和程度的不同，粉碎回收料可以是粗顆粒的粒料、細(xì)顆粒的粒料、一定品質(zhì)的纖維。這些回收料的用途主要取決于粒料的粒徑分布及纖維的完整性。如粒度達(dá)到25×25mm的SMC大塊碎塊可以用于制作膠合板、輕質(zhì)水泥板、和保溫材料等材料。而粒度在3.2mm~9.5mm的碎料可以用在屋頂瀝青、BMC混凝土骨料、聚合物混凝土及路面材料中做增強(qiáng)材料或者填料；而充分細(xì)碎的顆粒其粒度大約有60μm甚至更細(xì)，可以用在SMC、BMC或者熱塑性塑料中為填料。
SMC粉碎后在SMC中替代碳酸鈣作為填料使用是SMC粉碎回收最主要和最重要的應(yīng)用。試驗(yàn)證明，SMC廢棄物回收粗粉碎粒料用于BMC，用量可達(dá)50％；粉料用于SMC，用量可達(dá)30%；以SMC廢棄物灰色粉料為例，全部取代CaCO3和玻纖制得的BMC制品力學(xué)性能是標(biāo)準(zhǔn)BMC的70％，而充模性能提高50％－100％，密度下降15％以上。用于BMC的粗粉碎料中的纖維較標(biāo)準(zhǔn)BMC中的纖維的增強(qiáng)效果差。
SMC廢棄物回收粉料用于BMC、SMC材料性能見以下兩表。從中可以看出：回收料在BMC和SMC中用量分別達(dá)到50％和30％時(shí)，對材料的機(jī)械性能影響不大，但卻使材料比重下降較大，可制得輕質(zhì)產(chǎn)品
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