[发明专利]太阳光二次反射回收碳纤维装置及其回收方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料回收技术领域，具体地是一种太阳光二次反射回收碳纤维装置和利用所述装置从碳纤维增强高分子中回收碳纤维的方法。

背景技术

碳纤维增强高分子（Carbon fiber reinforced polymer composites，简称CFRP)，具有质量轻、机械强度优异、耐腐蚀性能良好和热膨胀性低等优点，正越来越多地被航空航天、汽车制造、体育用品、可再生能源和其他领域所广泛应用，应用的增量每年为10～15%。但是，在CFRP广泛应用的同时，含热固性树脂基的CFRP废弃物也在不断增加。由于CFRP废弃物的成分难以降解，若不能有效地对其进行回收或处理，不仅会严重污染环境，而且也会造成碳纤维资源的极大浪费。

目前，CFRP废弃物的回收处理方法有两大类，按是否采用介质进行划分：一类是采用有化学介质（有机溶剂或者浓硝酸）的方法——化学介质法，其包括：超临界法、溶剂热法、微波法、普通加热法等等。另一类是不涉及化学介质，以热裂解为主的方法——热裂解法。

所述化学介质法在从CFRP废弃物回收碳纤维的过程中需要加热升温，如果采用开放体系的装置将会有大量的有机溶剂在蒸发后进入大气，造成大气污染；若采用密封体系的装置则会面临爆炸的潜在风险，而且随着处理容器体积的增加，风险会成倍增加。因此，化学介质法尤其不适于处理大件碳纤维增强件。此外，化学介质法是依赖高分子在介质中的溶解降解作用的，因此，在处理结束后会产生大量溶有高分子降解物的有机溶液（或者硝酸）均相废液，而这些均相废液很难分离。对此，现在采用的蒸馏回收溶剂的方法费时费力，而且耗能很大。上述大量的难以处理的废液会造成环境严重的“二次污染”。

所述热裂解法是目前唯一在商业化应用的碳纤维回收技术。相比较化学介质法，所述热裂解法不产生会导致“二次污染”的废液；再由于热裂解炉体积较大，可以处理较大的碳纤维增强件。然而，所述热裂解法会受限于热裂解炉的体积，无法一次性对大件甚至超大件碳纤维增强件进行处理；此外，大型热裂解炉需要持续保持400～550℃的温度范围，耗能极大，使碳纤维回收的成本较高。

另一方面的问题是，回收碳纤维的再利用，尤其是在高端领域中的再利用，取决于回收的碳纤维的质量。目前回收的碳纤维大小不一、堆积密度低、损失严重，回收的碳纤维杂乱无章，不易于在再制造过程中的应用，更难于应用在高端的应用领域。因此，目前迫切需要开发或者寻找一种低成本、无污染、损伤小、能回收有序排列碳纤维的方法，以应对日益增长的CFRP废弃物的处理和回收的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服以上不足，提供一种太阳光二次反射回收碳纤维装置，所述装置能用于从CFRP废弃物中回收碳纤维并且不受处理装置容积的限制；本发明的第二目的是，提供利用所述装置从碳纤维增强高分子中回收碳纤维的方法，按之能从CFRP废弃物中获得干净的、未损坏的、长而有序的碳纤维，有利于回收碳纤维的再制造应用。本发明的装置和方法既不需要化学有机溶剂，也无需消耗火电来加热，对处理和回收CFRP废弃物具有积极的现实意义。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。