碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)的回收与再利用是先进复合材料可持续应用的关键举措,从废旧CFRP中回收高性能的碳纤维具有巨大的经济意义和环境意义。论文在综述国内外研究现状的基础上,从试验方面提出并深入研究了废旧CFRP的回收方法、工艺及再利用的相关问题,并从理论方面进行了废旧CFRP回收工艺的环境影响分析。主要研究内容包括以下四个方面:(1)设计并进行了超临界水、超临界醇、超临界水/醇混合流体降解树脂基体的实验,对比分析了超临界水、超临界醇以及超临界水/醇混合流体对树脂基体的降解能力,结果如下:超临界水/正丁醇>超临界水/正丙醇>超临界水/乙醇>超临界水/甲醇。(2)采用超临界水/正丁醇混合流体降解废旧碳纤维制品,分析了工艺参数对树脂基体降解率的影响,揭示了工艺参数与回收纤维的力学性能间的一般规律。结果表明:反应时间、反应温度、催化剂浓度及水/醇体积比例对回收纤维的力学性能影响不大,回收纤维的拉伸强度和拉伸模量保持率分别达到93%和91%以上,较优的回收工艺为:反应温度为340~350℃、反应时间为30~40min、催化剂浓度为0.010~0.020mol/L、水/醇体积比例为30%~50%,此时树脂基体的降解率达到92%以上。(3)进行回收碳纤维增强热塑性复合材料的力学性能研究,分析了回收碳纤维的长度、含量对增强复合材料的力学性能影响;并通过拉伸强度、SEM等测试手段分析了回收碳纤维与基体材料之间的界面性能。当纤维长度为6mm,纤维含量为10%时,与PP相比,原碳纤维和回收纤维增强复合材料的拉伸强度分别提高了74.40%和29.96%,弯曲强度分别提高了88.12%和53.94%,冲击强度分别提高了269.10%和125.69%。(4)采用LCA方法进行废旧CFRP回收工艺的环境影响分析,CF生产、废旧CFRP的回收是产生环境影响主要原因,其中关键因素为电能消耗,产生的环境影响类型主要为全球变暖、燃料消耗及海洋生态毒性。废旧CFRP回收工艺的环境影响评价可为绿色高效、大规模产业化回收废旧CFRP提供理论依据。