[发明专利]一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置及使用方法

权利要求书

1.一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置，其特征在于：包括O₂输入单元(Ⅰ)、回收单元(Ⅱ)以及运动控制单元(Ⅲ)，O₂输入单元(Ⅰ)回收单元(Ⅱ)连通，运动控制单元(Ⅲ)与回收单元(Ⅱ)固连；所述回收单元(Ⅱ)包括反应釜上盖(4)、反应釜釜体(5)、搅拌装置(10)、柔性石墨密封圈(17)、温度检测装置(18)、排气管(19)、Cr₂O₃粉末(22)、电阻丝(23)；所述反应釜上盖(4)与所述反应釜釜体(5)之间采用所述柔性石墨密封圈(17)密封；所述反应釜上盖(4)与所述搅拌装置(10)通过支架(13)固连，所述温度检测装置(18)的感温端设置在所述反应釜内，所述排气管(19)安装在所述反应釜釜体(5)右侧，所述Cr₂O₃粉末(22)内置于反应釜釜体(5)内，所述电阻丝(23)盘旋于所述反应釜釜体(5)壁中；所述搅拌装置(10)包括电动机(11)、减速机(12)、支架(13)、联轴器(14)、轴封装置(15)、滚动轴承(16)、旋转轴(20)、网状叶片(21)；所述电机(11)与所述减速机(12)直连，所述支架(13)与所述减速机(12)通过螺母固定连接，所述轴封装置(15)安装于所述旋转轴(20)上，用于密封所述滚动轴承(16)，所述滚动轴承(16)内置于所述反应釜上盖(4)中，所述旋转轴(20)通过所述联轴器(14)与所述减速机(12)相连，所述旋转轴(20)均匀设置有所述网状叶片(21)；每个网状叶片(21)包括两片形状大小相同的网状叶片本体(211)重叠放置形成具有内腔的网状叶片(21)，通过锁扣(212)将两片网状叶片本体(211)连接为一体；所述运动控制单元(Ⅲ)包括动力控制阀组(1)、气缸(2)、空气压缩机(3)，并通过内置于所述气缸(2)的活塞杆与所述反应釜上盖(4)固连，所述空气压缩机(3)通过所述动力控制阀组(1)控制所述气缸(2)的活塞杆往复运动，从而控制所述反应釜上盖(4)的启闭。

2.根据权利要求1所述的一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置，其特征在于：所述反应釜釜体(5)容积为30L～100L，加热温度为400℃～520℃，所述Cr₂O₃粉末(22)纯度为99％、比表面积为3m²/g。

3.根据权利要求1所述的一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置，其特征在于：所述电动机(11)的功率为300W～750W，所述旋转轴(20)转速为30r/min～80r/min，所述网状叶片(21)的数量为2～6个、孔隙率为60％～90％、安装角度为0°～90°、曲率为0～40％，所述网状叶片(21)上孔的形状为圆形、三角形、四边形、五边形。

4.根据权利要求1所述的一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置，其特征在于：所述O₂输入单元(Ⅰ)包括不锈钢管(6)、流量计(7)、单向止回阀(8)、储气罐(9)，并通过所述不锈钢管(6)与所述回收单元(Ⅰ)中的所述反应釜釜体(5)连通，所述流量计(7)安装于不锈钢管(6)上，用于检测O₂流量，所述单向止回阀(8)设置于不锈钢管(6)上，用于防止O₂回流。

5.根据权利要求1所述的一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置，其特征在于：O₂的体积浓度为60％～100％、流量为140mL/min～200mL/min。

6.如上述任一项权利要求所述的一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：将碳纤维增强树脂基复合材料废弃物进行破碎，放入所述网状叶片(21)中，将所述Cr₂O₃粉末(22)内置于所述反应釜釜体(5)中；

步骤b：通过所述运动控制单元(Ⅰ)控制所述反应釜上盖(4)下降至与所述反应釜釜体(5)闭合；

步骤c：打开所述储气罐(9)，将体积浓度为60％～100％、流量为140mL/min～200mL/min的O₂通过所述不锈钢管(6)输送到所述反应釜釜体(5)中；

步骤d：通过所述电阻丝(23)对所述反应釜釜体(5)进行加热，通过所述温度检测装置(18)监测反应釜内温度，当所述反应釜釜体(5)的温度达到400℃～520℃时停止加热；

步骤e：启动所述电动机(11)致使所述旋转轴(20)上均匀设置的所述网状叶片(21)旋转，转速为40r/min-80r/min，旋转的所述网状叶片(21)致使碳纤维增强环氧树脂复合材料废弃物与所述Cr₂O₃粉末(22)充分接触；

步骤f：经10min～30min后分解完成，关闭所述电动机(11)；分解过程只产生CO₂和H₂O，产生的CO₂通过排气管(19)排出；通过所述运动控制单元(Ⅲ)控制所述反应釜上盖(4)上升致使所述网状叶片(21)脱离所述Cr₂O₃粉末(22)，启动所述电动机(11)致使所述旋转轴(20)上均匀设置的所述网状叶片(21)旋转1min～3min，去除附着于再生碳纤维表面的Cr₂O₃粉末(22)，打开所述网状叶片(21)获得表面干净的再生碳纤维材料。