[发明专利]一种玻璃纤维增强复合材料废弃物降解分离及利用其制备磺化沥青的方法

说明书

本发明涉及一种玻璃纤维增强复合材料废弃物（GFRP）回收利用和钻井液降滤失剂制备领域，具体是一种玻璃纤维增强复合材料废弃物降解分离及利用其制备磺化沥青的方法。本发明是在常温常压条件下将GFRP与浓硫酸反应生成氧鎓盐离子液体化聚合物，过滤分离出玻璃纤维，再将基体树脂降解液为磺化试剂和改性试剂制备磺化沥青，其中的过量硫酸可以降低磺化成本，其中的离子化聚合物能提高钻井液泥浆体系的稳定性和耐温抗盐性能，并对改性材料表面和界面较好的粘接或增容效果。本发明经济效益明显，在常温常压条件下实现GFRP废弃物中高能耗玻璃纤维再生和低成本高效能磺化沥青制备，能够促进资源回收利用，实现环境效益和经济效益的统一。

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维增强复合材料废弃物降解利用和钻井液降滤失剂制备领域；具体是在常温常压条件下利用浓硫酸与环氧树脂，酚醛树脂或不饱和聚酯分子中的含氧官能团生成离子液体氧鎓盐或者与苯环生成苯磺酸结构机理，使离子化的高分子树脂溶解在浓硫酸中，再生玻璃纤维，并将高分子树脂降解液作为磺化剂与改性剂，与沥青反应制备磺化沥青，用于石油勘探开发的钻井液用处理剂。

背景技术

玻璃纤维增强复合材料，具有密度小、比强度和比模量高，耐疲劳强度高、破损安全特性好等特点，应用非常广泛。尤其是热固性高分子树脂基体的成型是利用树脂分子间的化学反应、固化后形成交联网状结构，其过程是不可逆的。具有不溶不熔的特性，因此其回收非常困难，以及热固性及热塑性树脂的复合材料回收更加复杂。涉及的方法主要包括物理法和化学法两种，其中物理法主要采用机械粉碎回收和化学法回收。

机械粉碎回收法主要依靠机械设备，通过机械力将高分子树脂及其复合材料碾碎、压碎或切碎等方式，获得尺寸不一的块体颗粒、短纤等物质，具有工艺简单、不产生污染物等优点。高温热解法是在空气或惰性气体环境中利用热量使高分子树脂降解的方法。回收过程充分利用降解产生的热量，不仅可得到填料颗粒和表面干净的纤维材料，还可以得到有机液体燃料。流化床热解法作为一种比较新颖的回收技术，是通过高温的空气热流对高分子树脂基复合材料进行高温热降解，与前面的热处理类似，但是工艺设备不同。处理过程充分利用降解过程产生的热量，通过旋风分离器得到填料颗粒和表面干净的纤维。化学溶剂法回收一般采用高温高压催化分解的方法，超／亚临界流体技术是利用流体在超临界条件下具有高活性，强溶解性，优异的流动性、渗透性、扩散性等性质，对聚合物基复合材料进行降解。但是超临界条件要求比较苛刻。大部分超临界流体要求高温高压，对反应设备的要求比较高且造价昂贵，安全系数低。总之，超临界流体技术回收高分子树脂复合材料还停留在实验室阶段，工业化放大尚存在很多的问题。热固性树脂及热固与热塑复合树脂回收方法都有其优点，也有不可回避的缺点。由于复合材料结构各异，所用树脂基体也千差万别，没有任何一种方法能解决所有复合材料的回收问题，因此必须根据复合材料本身的特点，发展合适的系统解决方案，解决每一类材料的回收问题。世界上很多国家，尤其是欧美发达国家，已经出台很多关于高分子树脂及其复合材料处理的相关法令，禁止采用对环境有潜在危害的方法来处理这些固体废弃物。总体上看，复合材料的回收技术必然向着绿色环保、低能耗、低腐蚀的方向发展，且要求回收产物可高值再利用，满足可持续发展的要求。

钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。在钻井过程中，由于压差的作用，钻井液中的水分不可避免地通过井壁滤失到地层中，造成钻井液失水。随着水分进入地层，钻井液中粘土颗粒便附着在井壁上形成“滤饼”，形成一个滤饼井壁。由于滤饼井壁比原来的井壁致密得多，所以它一方面阻止了钻井液的进一步失水，一方面起到了保护井壁的作用。