[發明專利]一種碳纖維廢絲或制品常溫常壓再生碳纖維的方法

在審

• 申請號: 201610085007.7
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN107083583A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 趙劍英;佟立海;趙發林;劉會;陳東亮
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: D01F9/12
• 分類號: D01F9/12;C09D7/12;C09J11/04;C08K7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及碳纖維及其制品回收利用領域，具體是一種碳纖維廢絲或制品常溫常壓再生碳纖維的方法，是將廢碳纖維或其制品浸泡在一種滲透脫漿劑中，使碳纖維表面浸潤劑溶脹剝離，分離出碳纖維、填料或其編織物，經洗滌干燥后制得再生碳纖維，應用領域涉及國民經濟的各個領域，其中電子、交通和建筑是最主要的三大應用領域。

背景技術

隨著經濟和社會的發展，碳纖維 (CF) 增強熱固性樹脂基復合材料在航空航天、汽車工業、軌道交通、新能源、體育用品等高新技術產業領域的應用越來越多[Pimenta S，et al.Waste Manag，2011，31(2):378–392;Bai Y P，et al.Mater Design，2010，31(2):999–1 002.]。碳纖維主要是由碳元素組成的特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7-9倍，抗拉彈性模量為23000-43000Mpa亦高于鋼。隨著尖端技術對新材料技術性能的要求日益苛刻，碳纖維廣泛應用于火箭、宇航、航空、體育器械、紡織、化工機械及醫學等尖端科學技術領域。

當前全球碳纖維的年消耗量達3萬噸。主要市場有航空、賽車和運動產品。僅在英國每年就有超過100 噸的高價值材料（包括報廢產品和生產廢料）被填入垃圾填埋場, 來自諾丁漢大學的項目經理 Nick Warrior 博士說道：“每年填入垃圾填埋場的碳纖維材料很多都是生產過程中切下的邊角料，但目前仍沒有再利用的方法”。 “這些材料的價值高達120 英鎊/公斤，是相當值錢的商品，但是目前它們都只能變成垃圾。我們希望從這些材料中提取出碳纖維用來制造其他可回收的碳纖維復合材料。”因此，廢棄碳纖維及其制品的處理和利用技術，實現廢棄物的資源化已引起世界范圍內的廣泛關注，如何安全有效地處理廢棄碳纖維成為當下碳纖維企業亟待解決的問題，也成了碳纖維企業自身發展的瓶頸。因此，如何實現碳纖維廢棄物回收和利用，也成為科研工作者共同關注的研究課題。

發明內容

本發明涉及一種碳纖維廢絲或制品常溫常壓再生碳纖維的方法。本發明的目的是要解決廢棄碳纖維的綜合利用和碳纖維的再生利用問題，該方法是通過一種高效降解滲透液浸泡碳纖維，實現常溫常壓下碳纖維和表面膜材料的分離，再生得到廢棄碳纖維中的碳纖維、填料等。該方法的優點是在常溫常壓下處理廢棄碳纖維，成功實現碳纖維的再生和碳纖維材料的環保利用，工藝流程簡單，不需要進行預加工，節省了破碎和粉碎的費用，不需要進行加熱，降低了能耗，而且再生碳纖維或填料不受腐蝕，纖維損傷小，表面處理干凈完全，實現碳纖維材料的再生和碳纖維材料的循環利用。

一種碳纖維廢絲或制品常溫常壓再生碳纖維的方法。

1.一種碳纖維廢絲或制品常溫常壓再生碳纖維的方法，其特征是按照如下步驟進行：

（1）將碳纖維生產過程中產生的邊角廢料或碳纖維制品使用過程中產生的廢碳纖維制品收集、除雜、洗滌干燥；（2）將廢碳纖維浸入滲透降解劑中在0-100°C浸泡0.2-10小時；（3）將已經脫漿完全的廢碳纖維混合物過濾、離心或膜分離除去脫漿廢液；（4）分離所得碳纖維進一步用溶劑洗滌、干燥得到再生碳纖維；（5）脫漿廢液可以用堿中和作為涂料或粘合劑的添加劑使用。

2.根據權利要求1所述的一種碳纖維廢絲或制品常溫常壓再生碳纖維的方法，其特征在于所述的廢碳纖維是來自于碳纖維生產過程中的不合格產品、加工過程中的邊角廢料或者實際使用后產生的碳纖維垃圾廢物。

3.根據權利要求1所述的一種碳纖維廢絲或制品常溫常壓再生碳纖維的方法，其特征在于所述滲透降解劑是指氫溴酸、氫碘酸、濃硫酸、鹽酸、磷酸、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、高錳酸鉀、高錳酸鈉、二氧化錳、五氧化二釩、過氧化氫、過氧化鈉、四氫呋喃、二氧六環、C2-C15烷基醚或芳香醚、石油醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯；丙酮、丁酮、環戊酮、環己酮、二甘醇、三甘醇、氯仿、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚中的1種或1-4種試劑的混合物，各成分質量比例為1-99%。

4.根據權利要求1所述的一種碳纖維廢絲或制品常溫常壓再生碳纖維的方法，其特征在于所述的再生碳纖維可以用于增強建筑、裝修或包裝材料用聚氨酯、環氧樹脂、不飽和聚酯、橡膠或聚二苯乙烯。