[发明专利]一种碳纤维树脂基复合材料的降解溶剂及降解方法

说明书

本发明提供了一种碳纤维树脂基复合材料的降解溶剂及一种碳纤维树脂基复合材料催化热解回收碳纤维的方法，属于回收碳纤维树脂基复合材料技术领域。本发明所述降解溶剂主要成分为磷酸或亚硫酸，回收碳纤维的回收方法包括以下步骤：将碳纤维复合材料与降解溶剂混合加入到反应釜中；加热反应釜至150~300℃，保温30~120min；从反应釜中取出降解产物，在水中超声清洗10min，烘干后得到回收的碳纤维。本发明通过选择降解溶剂，明显降低了降解温度，缩短了降解时间，保证了回收率，不破坏原有碳纤维，回收的碳纤维力学性能保持在90%以上，且降解溶剂在经过分离过程后可循环使用，降低了回收成本。

技术领域

本发明涉及回收碳纤维树脂基复合材料技术领域，尤其是涉及一种可降解回收碳纤维树脂基复合材料的溶剂以及从碳纤维树脂基复合材料中回收碳纤维的方法。

背景技术

碳纤维树脂基复合材料有着轻质高强，耐热，耐腐蚀，模量高等特性。由于这些优良特性，其被广泛应用于航天航空、体育器材、汽车部件、风力发电、电子产品等领域，并且使用量还在不断的提升。

碳纤维树脂基复合材料巨大应用市场也带来了一些问题。随着使用量的增加，在生产、使用的过程中，产生了大量的复合材料废弃物。这些废弃物包括未固化的预浸料、生产过程中的边角料，使用完的或是被废弃的垃圾等等。这些废弃物存在着很大的处理问题。目前处理碳纤维树脂基复合材料多通过燃烧后贮存热量，或通过切磨成粉末或颗粒作为填料、铺路材料等甚至通过填埋方式处理。碳纤维增强树脂复合材料中含有高价值的碳纤维，这些处理方式无疑会造成碳纤维资源的巨大浪费。

现有技术已经公开的回收方法包括热分解、有机溶剂分解、超临界流体分解、氧化流化床法等。热分解得到的纤维表面仍有较多的杂质，对于不同纤维含量、不同体积的废弃物都需要调整不同的工艺参数；有机溶剂分解可以得到较为洁净的纤维，但是产生的大量有机废液难以处理，操作成本较高；超临界流体分解虽然具有清洁无污染的特点，但是需要在高温高压的反应条件下进行，对反应设备的要求较高；氧化流化床法回收得到的纤维长度不均一，且因氧化反应严重，并且因在反应器、分离器等中剧烈运动撞击，可能受到较大的损伤，回收的纤维性能较差。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种碳纤维树脂基复合材料的降解溶剂及一种从碳纤维树脂基复合材料中回收碳纤维的回收方法，该方法回收效率高，成本低，工艺便捷，回收得到的纤维也能保持较好的力学性能，为碳纤维树脂基复合材料的再利用提供了技术支持。

一种碳纤维树脂基复合材料的降解溶剂，其主要成分包括：磷酸水溶液或亚硫酸水溶液。

进一步，所述降解溶剂中还包括过氧化氢和溴化苄。

进一步，所述磷酸水溶液或亚硫酸水溶液的浓度为40%~85%。

进一步，所述过氧化氢的浓度为0%~45%，所述溴化苄的浓度为0%~5%。

进一步，所述碳纤维树脂基复合材料的基体树脂为热固性树脂，包括环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂。

进一步，所述碳纤维树脂基复合材料的碳纤维包括：PAN基碳纤维和沥青基碳纤维。

进一步，所述碳纤维树脂基复合材料的碳纤维形态包括：连续纤维、长纤维、短切纤维、粉末纤维和碳纤维织物。

同时，本发明还提供一种碳纤维树脂基复合材料催化热解回收碳纤维的方法，所述方法包括以下步骤：

将碳纤维树脂基复合材料与降解溶剂混合；在150~300℃的条件下反应30~120min；反应结束后取出复合材料的降解产物，用水超声清洗干净，烘干得到回收的碳纤维。

其中，所述降解溶剂为磷酸水溶液或亚硫酸水溶液。

优选的，所述降解溶剂为：磷酸或亚硫酸浓度为40%~85%，过氧化氢浓度为0%~45%的混合水溶液。