[发明专利]一种从废旧碳纤维增强环氧树脂复合材料中回收碳纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废旧碳纤维增强环氧树脂复合材料回收利用领域。

背景技术

碳纤维增强环氧树脂基复合材料是先进复合材料的一个重要分支，具有密度小、结构可靠、耐腐蚀、抗蠕变、材料性能可设计等优点。此外，碳纤维增强环氧树脂基复合材料在加工过程中整体成型，作为结构材料比强度和比模量综合指标最高，经适当修饰又可用作功能材料，从而在航空航天、汽车、风力发电、体育、文化娱乐用品等诸多领域有着广阔的应用。由于碳纤维增强环氧树脂基复合材料产品受冲击破损不易修补，使用期限和更新周期严格，生产和应用越来越广泛，从而废旧复合材料日益增多。由于固化的碳纤维增强环氧树脂基复合材料具有三维交联网络结构，不能熔融和二次成型加工，并且耐热、耐化学腐蚀、耐生物降解，因此，回收碳纤维增强环氧树脂基复合材料和实现碳纤维再资源化意义重大。

从废旧碳纤维增强环氧树脂基复合材料中回收碳纤维的方法主要有机械法、热化学法、溶剂化学法、超临界流体法等。机械法通过机械粉碎复合材料，严重损伤碳纤维的力学性能，且不能回收表面干净的碳纤维，应用价值较低。热化学法在高温下使基体树脂裂解为多种产物，生成焦油类物质粘附在碳纤维表面，阻碍了树脂的进一步裂解。因此，回收碳纤维表面不干净，不利于再利用，且回收过程能耗高。溶剂化学法可以回收碳纤维长丝，回收碳纤维力学性能与原始纤维接近，且可实现基体树脂的回收利用。但是，溶剂化学法通常用到对环境危害较大的介质，易造成二次污染，且处理时间长，回收效率较低。发明专利“一种带有预处理方式的碳纤维增强树脂基复合材料回收方法”（CN103897213A）通过对碳纤维增强树脂基复合材料进行湿热处理、循环加速老化处理和水射流冲击处理，再经超临界流体反应，回收得到碳纤维；发明专利“一步法回收并改性碳纤维的方法”（CN102558603B）利用一定温度和压力的水分解破碎的碳纤维复合材料，回收得到碳纤维。上述方法温度高、压力大，设备费用和操作费用偏高。此外，环氧树脂在高温下均裂产生自由基，易产生高分子团簇或焦炭附着在碳纤维表面，不易得到表面干净的碳纤维。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何条件温和、工艺简单、对环境友好地回收利用废旧碳纤维增强环氧树脂复合材料。

本发明所采用的技术方案是：一种从废旧碳纤维增强环氧树脂复合材料中回收碳纤维的方法，将有机溶剂、分解剂、废旧碳纤维增强环氧树脂复合材料混合物放入密封反应釜中，升温至260-340摄氏度，保温5-60分钟，冷到室温，收集气体产物获得氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯混合物，将反应釜中的固体产物捞出，放入丙酮中超声清洗15分钟，再用去离子水清洗几遍，然后干燥，获得碳纤维，反应釜中的剩余液体回收，蒸馏获得有机溶剂。

作为一种优选方式：有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、环己醇、乙二醇、聚乙二醇、1,2-丙二醇，1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,2,3-丙三醇、1,2,3,4-四氢萘、9,10-二氢蒽、十氢萘中的任意一种。

作为一种优选方式：有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-2-丙醇、2-甲基-1-丙醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇、2,2-二甲基-1-丙醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、环己醇、1-庚醇、1-辛醇、1-壬醇、1-癸醇、乙二醇、聚乙二醇、1,2-丙二醇，1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,2,3-丙三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,3,4-四氢萘、9,10-二氢蒽、十氢萘中任意两种混合物，混合物中两组分任意一种质量百分比含量不少于1%。

作为一种优选方式：有机溶剂为选取甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-2-丙醇、2-甲基-1-丙醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇、2,2-二甲基-1-丙醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、环己醇、1-庚醇、1-辛醇、1-壬醇、1-癸醇、乙二醇、聚乙二醇、1,2-丙二醇，1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,2,3-丙三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,3,4-四氢萘、9,10-二氢蒽、十氢萘中的任意三种混合物，混合物中三组分任意一种质量百分比含量不少于1%。