[发明专利]热活化氧化物半导体回收碳纤维的方法及装置

说明书

本发明是热活化氧化物半导体回收碳纤维的方法及装置，回收方法包括如下步骤：将氧化物半导体内置于分解炉中的分布板上，在进气口中通入氧气，过热氧气通过分布板中的小孔进入分解炉中，并与氧化物半导体充分接触，转变为热氧化物半导体；将废弃碳纤维增强树脂基复合材料送入分解炉中；处于悬浮、高速运动状态的热氧化物半导体与待分解的碳纤维增强树脂基复合材料充分、均匀接触，并对树脂基体产生分解效应；分解炉中余下的固体材料为高性能的碳纤维材料，通过干燥处理获得表面干净的碳纤维材料。该方法可以高效的从废弃的碳纤维增强树脂及复合材料中回收高性能碳纤维，也可用于去除复合材料结构件损伤区的树脂材料而又不损伤该处的纤维材料。

技术领域

本发明涉及废旧碳纤维增强树脂基复合材料及其制品的回收与再生利用领域，具体涉及一种高效、高值、可产业回收碳纤维的方法及装置。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber-reinforced plastic. CFRP)因其优异的耐腐蚀、热稳定性、高强度和抗冲击性能，在航空航天、战略武器、交通、医疗器械、体育用品、风电等多个领域得到了广泛的应用。随着CFRP应用领域的不断扩大，废弃的CFRP量也随之增长，废弃的CFRP主要来源于生产过程中产生的边角料、残次品以及使用过程中破损的结构件，以及生命周期末端废弃的CFRP制品。据预测，全球废弃CFRP制品至2020年可达到5万吨，其中碳纤维2.5万吨，每100千克航空CFRP中就有大约60-70千克的碳纤维。CFRP具有三维交联网络结构，无法再次熔融和二次成型加工，使得其回收和再利用成为国内外先进复合材料行业共同面临的一个难题。

CFRP回收方法主要有机械物理法、能量回收法、热回收法和化学回收法。通过机械物理法回收的碳纤维长度变短、实用价值不高；能量回收法不能获得可利用的碳纤维和其它材料。通过热回收方法回收的碳纤维表面存在积碳，力学性能损失较大且易受到工艺参数的影响。化学回收方法常采用硝酸、苯甲醇、氨水、乙二醇等作为反应介质，但大量溶剂的使用会对环境产生负面影响。超临界流体作为一种新的CFRP化学回收方法，降低了溶剂对环境的影响性，但回收过程需要高温、高压条件，能耗较高，操作安全性较差，不易实现CFRP的产业化回收。

对于CFRP的回收与再生利用存在以下三个问题：

一、在现有回收方法中，可实现CFRP规模化回收的方法是热解法，但回收过程中产生的液相产物组分复杂，产物的后续处理困难，对环境二次污染严重；

二、应用能量回收法和机械回收法回收CFRP，CFRP的回收价值降低，不能获得连续并具有原有铺层结构的长纤维；

三、超临界流体虽能回收长纤维，目前只处于实验室阶段。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出采用热活化氧化物半导体回收碳纤维增强树脂基复合材料的方法与装置，回收高性能连续碳纤维，降低回收成本与环境影响性，实现碳纤维增强树脂基复合材料的产业化回收。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明是一种热活化氧化物半导体回收碳纤维的方法，回收方法包括如下步骤：

步骤1：将氧化物半导体内置于分解炉中的分布板上；

步骤2：在进气口中通入浓度为5 vol%-15 vol%的氧气，并通过预热单元产生350℃-500℃的过热氧气；

步骤3：过热氧气通过分布板中的小孔进入分解炉中，并与氧化物半导体充分接触，加热氧化物半导体到设定温度，此时氧化物半导体转变为热氧化物半导体；

步骤4：通过进料口将定量的废弃碳纤维增强树脂基复合材料送入分解炉中；