[發明專利]太陽光二次反射回收碳纖維裝置及其回收方法

有效

• 申請號: 201410543145.6
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104327301A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 趙崇軍;王格非;黃友富;錢秀珍;葛正祥;董建波
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;波音（中國）投資有限公司
• 主分類號: C08J11/12
• 分類號: C08J11/12;C08J11/00;F24J2/16
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;曾人泉

技術領域

本發明屬于高分子材料回收技術領域，具體地是一種太陽光二次反射回收碳纖維裝置和利用所述裝置從碳纖維增強高分子中回收碳纖維的方法。

背景技術

碳纖維增強高分子（Carbon?fiber?reinforced?polymer?composites，簡稱CFRP)，具有質量輕、機械強度優異、耐腐蝕性能良好和熱膨脹性低等優點，正越來越多地被航空航天、汽車制造、體育用品、可再生能源和其他領域所廣泛應用，應用的增量每年為10～15%。但是，在CFRP廣泛應用的同時，含熱固性樹脂基的CFRP廢棄物也在不斷增加。由于CFRP廢棄物的成分難以降解，若不能有效地對其進行回收或處理，不僅會嚴重污染環境，而且也會造成碳纖維資源的極大浪費。

目前，CFRP廢棄物的回收處理方法有兩大類，按是否采用介質進行劃分：一類是采用有化學介質（有機溶劑或者濃硝酸）的方法——化學介質法，其包括：超臨界法、溶劑熱法、微波法、普通加熱法等等。另一類是不涉及化學介質，以熱裂解為主的方法——熱裂解法。

所述化學介質法在從CFRP廢棄物回收碳纖維的過程中需要加熱升溫，如果采用開放體系的裝置將會有大量的有機溶劑在蒸發后進入大氣，造成大氣污染；若采用密封體系的裝置則會面臨爆炸的潛在風險，而且隨著處理容器體積的增加，風險會成倍增加。因此，化學介質法尤其不適于處理大件碳纖維增強件。此外，化學介質法是依賴高分子在介質中的溶解降解作用的，因此，在處理結束后會產生大量溶有高分子降解物的有機溶液（或者硝酸）均相廢液，而這些均相廢液很難分離。對此，現在采用的蒸餾回收溶劑的方法費時費力，而且耗能很大。上述大量的難以處理的廢液會造成環境嚴重的“二次污染”。

所述熱裂解法是目前唯一在商業化應用的碳纖維回收技術。相比較化學介質法，所述熱裂解法不產生會導致“二次污染”的廢液；再由于熱裂解爐體積較大，可以處理較大的碳纖維增強件。然而，所述熱裂解法會受限于熱裂解爐的體積，無法一次性對大件甚至超大件碳纖維增強件進行處理；此外，大型熱裂解爐需要持續保持400～550℃的溫度范圍，耗能極大，使碳纖維回收的成本較高。

另一方面的問題是，回收碳纖維的再利用，尤其是在高端領域中的再利用，取決于回收的碳纖維的質量。目前回收的碳纖維大小不一、堆積密度低、損失嚴重，回收的碳纖維雜亂無章，不易于在再制造過程中的應用，更難于應用在高端的應用領域。因此，目前迫切需要開發或者尋找一種低成本、無污染、損傷小、能回收有序排列碳纖維的方法，以應對日益增長的CFRP廢棄物的處理和回收的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服以上不足，提供一種太陽光二次反射回收碳纖維裝置，所述裝置能用于從CFRP廢棄物中回收碳纖維并且不受處理裝置容積的限制；本發明的第二目的是，提供利用所述裝置從碳纖維增強高分子中回收碳纖維的方法，按之能從CFRP廢棄物中獲得干凈的、未損壞的、長而有序的碳纖維，有利于回收碳纖維的再制造應用。本發明的裝置和方法既不需要化學有機溶劑，也無需消耗火電來加熱，對處理和回收CFRP廢棄物具有積極的現實意義。

為實現上述目的，本發明采取了以下技術方案。