[發明專利]用路易斯堿從纖維增強聚合物回收纖維

有效

• 申請號: 201710893380.X
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107880308B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: A·F·格羅斯;A·R·羅德里格茲;A·M·納爾遜;J·J·瓦喬;H·達拉勒;P·E·喬治;X·N·關;J·H·小戴維斯
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: C08J11/00
• 分類號: C08J11/00;C08L101/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 張全信;趙蓉民

本發明涉及用路易斯堿從纖維增強聚合物回收纖維。包括含有路易斯堿的解聚液的組合物以及使用路易斯堿解聚液以解聚纖維增強聚合物的聚合物組分從而形成游離纖維的方法。

技術領域

本發明涉及使用在一個大氣壓下具有至少150℃的沸點的至少一種路易斯堿從纖維增強聚合物回收游離纖維。

背景技術

纖維增強聚合物(FRP)廣泛地用于產生在航空航天、汽車、船舶、體育用品、和民用/結構工程應用等中使用的結構元件和零件。FRP是具有高的強度與重量比的堅固的、輕重量材料。FRP通常通過將纖維和未固化的粘合聚合物結合并且然后固化該粘合聚合物形成。FRP的一些非限制性的實例包括碳纖維增強聚合物和玻璃纖維增強聚合物。

FRP的廣泛使用已經導致廢物處理問題和FRP再循環的需求。已經使用了破壞聚合物基體的三種一般的再循環方法：機械、熱和化學再循環。機械FRP再循環使用機械方法諸如研磨以使大的FRP片轉變成小片和顆粒，最終產生富含樹脂的粉末和非常小的纖維。使用機械再循環的問題是聚合物不能與纖維分離并且纖維長度不能被控制。結果，回收的纖維沒有價值。

熱FRP再循環通常牽涉在非常高的溫度下在控制的氧氣環境中使FRP熱解以燃燒聚合物并且留下可回收的纖維。因為熱解需要非常高的溫度，回收的纖維通常在再循環過程期間被弱化并且被燒焦。

化學再循環或者通過經由需要超臨界或近臨界壓力的過程將聚合物基體解聚，或者通過在大氣壓下使用離子液體，將再循環的FRP的聚合物部分轉變成低聚物或單體。在超臨界壓力下，化學再循環是昂貴的且是危險的。此外，能夠解聚FRP的離子液體是昂貴的并且容易通過氧化和電離而降解。

從例如飛行器停運和印刷電路板處理進入廢物流的FRP的體積預期會增長。此外，如果它們可以以有用的量和長度回收，FRP纖維組分諸如碳纖維的價值可以是相當高的。因此，存在對于環境友好且便宜的可以回收適于銷售的纖維的FRP再循環工藝的需要。

發明內容

本發明的方面是用于從纖維增強聚合物回收游離纖維的方法，其包括：將纖維增強聚合物與路易斯堿混合以形成再循環混合物，其中路易斯堿在一個大氣壓下具有至少150℃的沸點；和加熱再循環混合物至大于150℃并且小于路易斯堿的沸點的溫度持續足以至少部分地將纖維增強聚合物的一部分解聚的一段時間以產生游離纖維。

本發明的仍另一個方面是在一個大氣壓下具有至少150℃的沸點的路易斯堿從纖維增強聚合物回收游離纖維的用途。

本發明的又另一個方面是包括在一個大氣壓下具有至少150℃的沸點的路易斯堿并且抵抗離子化為陽離子和陰離子的解聚液。

附圖說明

圖1、根據實施例1在350℃下硫化三苯膦處理碳纖維增強聚合物(CFRP)10分鐘之后回收的碳纖維的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

圖2、上：起始CFRP樣品和根據實施例2在350℃下加熱16層厚的CFRP與氧化三苯膦10分鐘之后回收的碳纖維的圖像。下：后處理回收的碳纖維的SEM圖像，包括在碳纖維表面上的殘余物。

圖3、在根據實施例3在350℃下加熱16層厚的CFRP與氧化三苯膦20分鐘之后的后處理回收的碳纖維的SEM圖像。

圖4、在350℃下加熱32層厚的CFRP與氧化三苯膦20分鐘之后的后處理回收的碳纖維的SEM圖像。

圖5、根據實施例5在350℃下加熱8層厚的CFRP與氧化三苯膦20分鐘之后的后處理回收的碳纖維的SEM圖像。

圖6、上：起始G-10Garolite樣品和根據實施例7加熱至350℃并且維持在350℃下持續20分鐘之后用氧化三苯膦回收的材料的圖像。下：根據實施例7在表面上具有一些樹脂顆粒的后處理回收的玻璃纖維的SEM圖像。