[發(fā)明專利]一種低溫熔鹽回收碳纖維的方法

有效

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• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN103588989A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙崇軍;王格非;黃友富;董建波;錢秀珍
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J11/16
• 分類號(hào): C08J11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用熔點(diǎn)在100°C-400°C范圍內(nèi)的一元、二元復(fù)合或三元復(fù)合熔鹽體系處理碳纖維增強(qiáng)高分子回收碳纖維的技術(shù)。

背景技術(shù)

基于環(huán)保和自身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從碳纖維增強(qiáng)高分子材料中回收碳纖維材料具有重要意義。然而，對(duì)于熱固性高分子基CFRP，目前尚未有特別有效的回收方法，各種方法尚存在不同的不足之處。

按照回收過程是否采用介質(zhì)，目前的處理方法可以劃分為兩類：一類是采用化學(xué)介質(zhì)（有機(jī)溶劑或者濃硝酸），包括超臨界法、溶劑熱法、微波法等；另一類無介質(zhì)，例如熱裂解法。

熱裂解法是目前唯一商業(yè)化技術(shù)，可以進(jìn)行批量化生產(chǎn)，不過這種方法由于處理溫度一般不會(huì)低于300°C（440-550°C是經(jīng)常使用的溫度范圍），因此能耗很大，另一方面，高溫也容易造成碳纖維性能的破壞和損傷，降低其機(jī)械性能。相比于熱解法，介質(zhì)法（超臨界、溶劑熱、微波法、普通加熱法）的溫度較低（一般低于240°C），然而在這類方法中，對(duì)于密封體系，例如超臨界和溶劑熱法由于高壓環(huán)境，因此存在安全隱患；對(duì)于開放體系，在處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)蒸汽或者硝酸的分解產(chǎn)物，造成污染。對(duì)于介質(zhì)法，在處理結(jié)束后，很容易造成高分子在丙醇中的溶解或裂解，因此往往形成一個(gè)均相溶液，很難進(jìn)行分離，經(jīng)常會(huì)形成大量難以處理的廢液，造成嚴(yán)重的“二次污染”。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述不足，本專利提出一種低溫熔鹽回收碳纖維的技術(shù)——采用一元、二元復(fù)合或三元復(fù)合低溫熔鹽（100°C-400°C），在熔化狀態(tài)下對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合高分子進(jìn)行簡單加熱，并結(jié)合后續(xù)的水洗，即可使碳纖維和高分子分解物有效分離，流程圖見圖1。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種利用利用熔點(diǎn)在100°C-400°C范圍內(nèi)的一元、二元復(fù)合或三元復(fù)合熔鹽體系處理碳纖維增強(qiáng)高分子回收碳纖維的方法，包括如下步驟：

(1)?選取NaAlCl4、KAlCl4、LiAlCl4、AlCl3中的一種，

或者選取AlCl3、NaCl、KCl、LiCl、ZnCl2、FeCl3、FeCl2、CaCl2、MgCl2、MnCl2、NaAlCl4、KAlCl4、LiAlCl4、NaBr、KBr、LiBr、NaI、KI、LiI、NaNO3、KNO3、LiNO3、Na2CO3、K2CO3中的兩種并充分混合，得到二元復(fù)合熔鹽，每種組分的摩爾比范圍為1%-99%；

或者選取AlCl3、NaCl、KCl、LiCl、ZnCl2、FeCl3、FeCl2、CaCl2、MgCl2、MnCl2、NaAlCl4、KAlCl4、LiAlCl4、NaBr、KBr、LiBr、NaI、KI、LiI、NaNO3、KNO3、LiNO3、Na2CO3、K2CO3的三種充分混合，得到三元復(fù)合熔鹽，每種組分的摩爾比例范圍為：1%-98%；

(2)?將（1）的一元、二元復(fù)合或者三元復(fù)合熔鹽加入到坩堝中，從室溫以1°C/分鐘-10°C/分鐘升溫速率進(jìn)行升溫加熱到熔化后，加入碳纖維增強(qiáng)高分子，保溫10分鐘-120分鐘；

(3)?將（2）中保溫處理過的碳纖維增強(qiáng)高分子撈出，加入水中后超聲10-60分鐘；然后靜置2小時(shí)~4小時(shí)，碳纖維分離并漂浮于溶液上層，同時(shí)高分子分解物沉積于底部；?

(4)?將步驟（3）中得到的碳纖維撈出洗滌、干燥；

(5)?將（3）中沉積于底部的高分子分解產(chǎn)物過濾、清洗、干燥；

(6)?將（3）溶液中溶解的熔鹽回收。

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本專利回收碳纖維的過程簡單易控、無需大型專用儀器設(shè)備、處理過程無有毒有害氣體排出、處理后沒有廢液等二次污染，碳纖維分離很容易，同時(shí)由于溶于水中的無機(jī)鹽可以回收并循環(huán)利用，因此具有經(jīng)濟(jì)、高效、綠色等優(yōu)點(diǎn)。

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附圖說明

圖1本專利回收技術(shù)的流程圖

圖2處理前的碳纖維增強(qiáng)高分子材料的數(shù)碼照片。

圖3為實(shí)施例1中處理后得到的碳纖維的數(shù)碼照片。

圖4為實(shí)施例2中處理后得到的碳纖維的數(shù)碼照片。

圖5為實(shí)施例3中處理后得到的碳纖維的數(shù)碼照片。

圖6為不同條件處理后得到的產(chǎn)物。從左一到左三分別為實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3中回收得到的碳纖維。左四為不加入熔鹽時(shí)熱處理得到的對(duì)比樣品的數(shù)碼圖片。

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具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

實(shí)施例1