[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

说明书

本发明提出了一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置及使用方法，包括O₂输入单元、回收单元以及运动控制单元；回收单元包括反应釜釜体、反应釜上盖、搅拌装置，反应釜釜体用于存放Cr₂O₃粉末，搅拌装置中的旋转轴均匀设置有网状叶片，用于夹持待回收的碳纤维增强树脂基复合材料废弃物，运动控制单元用以控制反应釜上盖的启闭；O₂输入单元用于向反应釜输送定量的O₂；待回收的碳纤维增强树脂基复合材料废弃物内置于网状叶片中，加热反应釜到设定温度，旋转的网状叶片致使复合材料废弃物与Cr₂O₃粉末充分接触，待树脂基体完全分解后回收获得表面干净的高性能再生碳纤维材料。本发明可实现碳纤维增强树脂基复合材料废弃物的产业化回收。

技术领域

本发明涉及碳纤维增强树脂基复合材料废弃物的回收与再利用领域，具体涉及一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置及使用方法。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料因其高强度、弹性模量高、重量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能被广泛的应用于航空航天、交通运输业、海洋、体育器材与医疗器材以及新能源等领域。随着应用领域的扩大，碳纤维增强树脂基复合材料废弃物也越来越多，主要来源于制造过程中产生的边角废料和残次品，使用过程中破损的结构件以及生命周期末端的废弃碳纤维增强树脂基复合材料。2021年发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出要加强碳纤维及复合材料的应用，推动绿色发展。从废弃物中回收高价值、高性能的碳纤维有利于降低成本、减少资源浪费。

碳纤维增强树脂基复合材料主要的回收方法包括机械回收法、热分解法、化学回收法等。机械回收法回收的是短切碳纤维，降低了再生碳纤维的实用价值以及力学性能。热分解法回收的纤维表面会有积碳，且对环境污染大。化学回收法采用大量化学溶剂，对环境产生二次污染。公开号为CN208362235U的中国专利申请公开了一种借由微波辐射复合材料中的碳纤维进行回收的装置，对碳纤维表面热损伤大，力学性能大幅降低。公开号为CN113174086A的中国专利申请公开了一种通过将碳纤维复合材料在裂解筒内经加热管高温加热发生裂解回收碳纤维复合材料的方法，再生碳纤维力学性能降低、表面易存在积碳。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，本发明基于高温氧化物半导体回收碳纤维增强树脂基复合材料的基本原理，提出了一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置及使用方法，可实现低成本、高效率的回收不同形状大小的碳纤维增强树脂基复合材料，从而得到高性能的再生碳纤维。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高效可产业化回收再生碳纤维的装置，包括O₂输入单元、回收单元以及运动控制单元，O₂输入单元与回收单元连通，运动控制单元与回收单元固连。

进一步地，所述回收单元包括反应釜釜体、反应釜上盖、搅拌装置、柔性石墨密封圈、温度检测装置、排气管、Cr₂O₃粉末、电阻丝。所述反应釜釜体与所述反应釜上盖采用所述柔性石墨密封圈密封，所述反应釜上盖与所述搅拌装置通过支架固连，所述温度检测装置的感温端设置在所述反应釜内，所述排气管安装在所述反应釜右侧，所述Cr₂O₃粉末内置于反应釜内，所述电阻丝盘旋于所述反应釜釜体壁中。所述反应釜釜体容积为30L～100L，加热温度为400℃～520℃，所述Cr₂O₃粉末纯度为99％、比表面积为3m²/g。