一種回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法技術

本發明專利技術提供的回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法，是一種利用溶劑法組合壓力法來回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料，全過程只需一步，用無機酸與有機酸的組合酸、有機溶劑的組合溶劑以及組合氧化劑在高溫高壓下處理廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料，分離得到表面無明顯缺陷的殘留樹脂極少的碳纖維。本發明專利技術方法步驟簡潔高效、清潔環保。

【技術實現步驟摘要】
一種回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法
本專利技術屬于高分子回收
，涉及一種回收熱固性復合材料的方法，尤其涉及的是一種溶劑法組合壓力法回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法。
技術介紹
碳纖維/環氧樹脂復合材料被大量應用于國防、軍工、航空航天、建筑、交通運輸與能源等多個領域,而且不斷拓展到新興的領域，例如：在儲氫方法中，高壓全纏繞復合材料氣缸是目前應用最普遍的選擇。隨著該類復合材料在這些高新領域的應用的迅速增長，所產生的廢舊物與日俱增，但是對碳纖維環氧樹脂基復合材料的回收和再利用現狀不容樂觀，如果不進行回收將給環境帶來巨大的污染。另外，碳纖維/環氧樹脂復合材料中含有大量價格昂貴的碳纖維，開展廢舊CF/EP復合材料的回收利用工作具有較大的經濟意義，其回收再資源化逐漸引起了人們的關注。目前，國內外傳統的處理熱固性復合材料有以下三種途徑：(1)材料物理粉碎，其回收的廢料被納入新一代的復合材料中；(2)化學回收(例如通過熱解)，其中聚合物的回收作為有機化合物，然后可以使用作為一種化學原材料；(3)能量回收，通過燃燒的方式使復合材料中的卡路里得到有效的利用。其中傳統處理碳纖維增強環氧樹脂廢棄物的主要方法是掩埋和焚燒，機械粉碎回收法。嘗試熱解法，溶劑降解法(例如：固化樹脂可以通過酸處理溶解在有機溶劑中，Dang等人發現雙酚F環氧樹脂可以完全在硝酸溶液中分解，分解的產物與環氧樹脂和固化劑再聚合生成再生樹脂)等。上述三種方法存在工藝繁瑣，回收周期較長，高能耗，回收的碳纖維存在長度較小、表面殘留物較多、性能損失較大等缺點。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：提供一種溶劑法組合壓力法回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法，該方法一步完成，可以克服上述現有技術的不足。本專利技術解決其技術問題采用以下的技術方案：本專利技術提供的回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法，是一種利用溶劑法組合壓力法來回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料，全過程只需一步，用無機酸與有機酸的組合酸、有機溶劑的組合溶劑以及組合氧化劑在高溫高壓下處理廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料，得到可分離的碳纖維和降解液。所述的回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法，包括以下步驟：(1)將廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料切成合適的大小，備用；(2)放入反應釜中，加入無機酸與有機酸的組合酸、有機溶劑的組合溶劑以及組合氧化劑，在溫度為80-180℃、壓力為1.0-1.4Mp下加熱1.0-2.5h；(3)利用離心機分離碳纖維和溶液；(4)將碳纖維洗滌、干燥得到回收產物。步驟(1)中，所述的廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料中，增強體碳纖維為PAN基碳纖維、黏膠基碳纖維、瀝青基碳纖維中的一種。步驟(1)中，所述的廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料中，基體環氧樹脂采用縮水甘油醚類環氧樹脂、縮水甘油酯類環氧樹脂、縮水甘油胺類環氧樹脂、線性脂肪族類環氧樹脂、指環族類環氧樹脂中的一種。步驟(1)中，所述的廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料中，采用固化劑對基體環氧樹脂進行交聯固化，該固化劑采用二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、N,N-二乙氨基丙胺、聚醚胺、聚酰胺中的一種，或幾種的混合物。步驟(2)中，所述的無機酸采用硝酸、磷酸、鹽酸、硫酸中的一種。步驟(2)中，所述的有機酸采用羧酸、磺酸、亞磺酸、硫羧酸中的一種。步驟(2)中，所述的有機溶劑的組合溶劑采用甲苯、二甲苯、丙酮、醚類、醇類中的兩種或多種。步驟(2)中，所述的組合氧化劑采用過氧化氫、硝酸鹽、多硝基化合物、高錳酸鉀中的兩種或多種。本專利技術方法所得到的回收產物，其中環氧樹脂的降解率為≥90％。本專利技術采用溶劑法組合壓力法回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法，與傳統其他方法相比有以下優點：1.回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料處理時間短、效率高，具有工業化應用前景。2.一步法完成，工藝簡單。3.樹脂的降解率高(可高達90％以上)。4.回收得到的碳纖維強度保留高，表面無明顯缺陷?？傊?，本專利技術方法步驟簡潔高效、清潔環保，可以保證分離得到表面無明顯缺陷的殘留樹脂極少的碳纖維。具體實施方式本專利技術采用溶劑法組合壓力法，其以無機酸與有機酸的組合酸、有機溶劑的組合溶劑以及組合氧化劑在高溫高壓下處理廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料，得到可分離的碳纖維和降解液。此方法在溶劑降解法的基礎上加上了高壓，減少了反應時間，提高了降解效果，可增大廢舊復合材料的處理量，回收更完整的碳纖維(回收得到的碳纖維的表面樹脂降解率可達到90％以上，纖維強度為原始纖維的90％以上，可與環氧樹脂再次復合)。下面結合實例對本專利技術作進一步闡述，但本專利技術的內容不僅僅局限于以下實施示例。實施例1：將復合材料切成長約9cm，寬約1.5cm，厚度約2mm的方條備用；放入200ml反應釜中,加入20ml體積分數為70％醋酸水溶液、20ml濃磷酸、20ml丙酮、20ml苯、20ml30％過氧化氫、20g磷酸氫鈉；在180℃、1.4Mp下降解2.5h；過濾分離碳纖維和溶液，將固體產物用丙酮洗滌、然后放入烘箱80℃下干燥12h得到回收的碳纖維。經過測試，環氧樹脂的降解率為93.13％。實施例2：將復合材料切成長約9cm，寬約1.5cm，厚度約2mm的方條備用；放入200ml反應釜中,加入20ml體積分數為70％醋酸水溶液、20m濃磷酸、20ml二甲醚、20ml苯、20ml30％過氧化氫、20g硝酸鈉；在180℃、1.4Mp下降解2.5h；過濾分離碳纖維和溶液，將固體產物用丙酮洗滌、然后放入烘箱80℃下干燥12h得到回收的碳纖維。經過測試，環氧樹脂的降解率為90.78％。實施例3：將復合材料切成長約9cm，寬約1.5cm，厚度約2mm的方條備用；放入200ml反應釜中,加入20ml體積分數為70％醋酸水溶液、20ml濃硫酸、20ml丙酮、20ml苯、20ml30％過氧化氫、20g硝酸鈉；在120℃、1.0Mp下降解2h；過濾分離碳纖維和溶液，將固體產物用丙酮洗滌、然后放入烘箱80℃下干燥12h得到回收的碳纖維。經過測試，環氧樹脂的降解率為88.34％。實施例4：將復合材料切成長約9cm，寬約1.5cm，厚度約2mm的方條備用；放入200ml反應釜中,加入20ml濃硝酸、20ml質量分數為37％鹽酸、20ml丙酮、20ml苯、20ml30％過氧化氫、20g磷酸氫鈉；在180℃、1.0Mp下降解1.5h；過濾分離碳纖維和溶液，將固體產物用丙酮洗滌、然后放入烘箱80℃下干燥12h得到回收的碳纖維。經過測試，環氧樹脂的降解率為83.89％。實施例5：將復合材料切成長約9cm，寬約1.5cm，厚度約2mm的方條備用；放入200ml反應釜中,加入20ml體積分數為70％醋酸水溶液、20ml質量分數為37％鹽酸、20ml丙酮、20ml二甲醚、20g硝酸鈉、20g磷酸氫鈉；在120℃、1.0Mp下降解2h；過濾分離碳纖維和溶液，將固體產物用丙酮洗滌、然后放入烘箱80℃下干燥12h得到回收的碳纖維。經過測試，環氧樹脂的降解率為83.67％。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法，其特征是一種利用溶劑法組合壓力法來回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料，全過程只需一步，用無機酸與有機酸的組合酸、有機溶劑的組合溶劑以及組合氧化劑在高溫高壓下處理廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料，得到可分離的碳纖維和降解液。

【技術特征摘要】
1.一種回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料的方法，其特征是一種利用溶劑法組合壓力法來回收廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料，全過程只需一步，用無機酸與有機酸的組合酸、有機溶劑的組合溶劑以及組合氧化劑在高溫高壓下處理廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料，得到可分離的碳纖維和降解液；所述的組合氧化劑采用過氧化氫、硝酸鹽、多硝基化合物、高錳酸鉀中的兩種或多種；所述的廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料中，增強體碳纖維為PAN基碳纖維、黏膠基碳纖維、瀝青基碳纖維中的一種；所述的廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料中，基體環氧樹脂采用縮水甘油醚類環氧樹脂、縮水甘油酯類環氧樹脂、縮水甘油胺類環氧樹脂、線性脂肪族類環氧樹脂、脂環族類環氧樹脂中的一種；所述的廢舊碳纖維/環氧樹脂復合材料中，采用固化劑對基體環氧樹脂進行交聯固化，該固化劑采用二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、N,N-二乙氨基丙胺、聚醚胺、聚酰胺中的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦巖，許亞豐，鄒鎮岳，李洋，陳林鍇，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42