[发明专利]用于回收碳质副产物的方法

说明书

本发明涉及一种回收在由碳/碳复合材料制成的部件的制造过程中获得的碳质副产物的方法，包括：‑热解碳质副产物以获得碳质残余物；‑从碳质残余物中形成包含烃的气相；‑将所述烃与所述气相的剩余部分分离；‑将以这种方式分离的烃引入反应室；和‑从通过渗透或化学气相沉积引入的烃在所述反应室中形成热解碳。

技术领域

本发明涉及制备由碳/碳复合材料制成的部件的方法领域，更具体地，涉及在这些方法期间产生的副产物的回收。

背景技术

由碳/热解碳材料制成的部件由于在阻力和重量方面提供的良好折衷而受到越来越多的技术关注。

已知通过化学渗透或通过化学气相沉积获得由碳/热解碳材料制成的部件。此类方法使用反应性富碳气相与多孔基材在一定条件下接触，使得气相在与基材接触时可以反应以在基材的孔隙中形成基质。构成气相的气体的选择以及炉中普遍存在的温度和压力条件决定了在复合材料部件内形成的基体的性质。

然而，此类方法会产生碳质副产物以达到最终部件。这些副产物在当前制备复合材料部件的方法中通常不会被回收。这些碳质副产物的回收将降低制备方法的成本以及生态足迹，从而降低所获得部件的生态足迹。

希望回收在由碳/碳复合材料制成的部件的制造过程中获得的碳质副产物。

发明内容

本发明提出了一种回收在由碳/碳复合材料制成的部件的制造过程中获得的碳质副产物的方法，包括：

-热解碳质副产物以获得固体碳质残余物；

-从碳质残余物中形成包含烃的气相；

-将烃与气相的剩余部分分离；

-将以这种方式分离的烃引入反应室；和

-从通过渗透或化学气相沉积引入的烃在反应室中形成热解碳。

副产物是用于制备复合材料部件的方法中任何步骤的产物，其最终不会出现在最终部件中。这是这种制备方法产生的废物。

这种方法允许回收在复合材料部件的制造过程中获得的至少一种碳质副产物。因此，由于在反应室中形成热解碳所需的部分试剂来自副产物的再循环，整个循环的碳平衡大大改善，并且其成本也降低。

在一个实施例中，碳质副产物包括：多环芳香烃、用于制造复合材料部件的纤维增强物的纺织操作的副产物、复合材料部件坯料加工的副产物，或这些副产物中的几种。

在制备复合材料部件的方法中，通常制备部件的纤维预制件，然后通过渗透或化学气相沉积步骤使预制件致密化。纤维预制件的制备可包括一种或多种纺织操作，特别是编织和/或针刺步骤。通过实施本发明，这种纺织操作会产生构成可回收副产物的废碳纤维。

类似地，渗透或化学气相沉积方法是使用引入反应室的反应气相进行的，其中存在复合材料部件的预制件。调节炉中普遍存在的压力和温度条件，使得反应性气相通过在预制件的孔隙中的反应形成碳基质。然而，通常观察到，在通过预制件的孔隙之后在反应室的出口处回收的废气相包括未反应的初始反应相的物质和寄生反应产生的多环芳烃，例如萘、芘、蒽、苊。当废气冷却时，多环芳烃以焦油的形式冷凝，这些焦油通过实施本发明构成可回收的副产物。

在预制件致密化方法结束时，部件坯料也可以进行最后的机加工步骤，特别是使其具有精确的所需尺寸。这样的最终机加工步骤产生也可以通过实施本发明回收的材料废料。

有几种技术可以从碳质残余物形成气相，但优选气相的形成包括：

-氧化碳质残余物以获得气体碳氧化物；和

-氢化获得的碳氧化物以形成包含烃的气相。

与碳质残余物的直接加氢气化相比，气相形成的这种两步分解允许在工业上使用限制性较小的压力和温度条件。