[發(fā)明專利]一種結(jié)合樹(shù)脂對(duì)廢棄碳纖維材料進(jìn)行再加工成新型碳纖維復(fù)合材料及其加工方法

在審

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• 申請(qǐng)日: 2019-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110181713A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 施洋
• 主分類號(hào): B29B17/00
• 分類號(hào): B29B17/00;B29C70/48;B29C70/22;C08L101/00;C08L63/00;C08K7/06
• 代理公司: 深圳眾邦專利代理有限公司 44545
• 代理人: 王紅

本發(fā)明提出一種結(jié)合樹(shù)脂對(duì)廢棄碳纖維材料進(jìn)行再加工成新型碳纖維復(fù)合材料及其加工方法，所述加工方法包括如下步驟：對(duì)回收的碳纖維材料進(jìn)行加工處理，以將無(wú)序排列的碳纖維整理成保持單向直線排列的碳纖維；建立碳纖維的搭接模型，得到最短搭接長(zhǎng)度；按照建立的搭接模型選取符合搭接模型要求的單向直線排列的碳纖維作為基材；選取搭接表面斷裂能量超過(guò)預(yù)設(shè)值的熱塑性樹(shù)脂或者環(huán)氧樹(shù)脂與作為基材的碳纖維材料復(fù)合，形成新型碳纖維復(fù)合材料。采用本發(fā)明的方法能夠?qū)U棄的短碳纖維搭接成長(zhǎng)碳纖維，對(duì)復(fù)合后得到的碳纖維復(fù)合材料相比于常規(guī)方法得到的碳纖維復(fù)合材料具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢棄碳纖維回收再利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)合樹(shù)脂對(duì)廢棄碳纖維材料進(jìn)行再加工成新型碳纖維復(fù)合材料及其加工方法。

背景技術(shù)

如今，隨著碳纖維復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域大規(guī)模使用，讓航空航天設(shè)備制造商開(kāi)始著手研究回收碳纖維廢料的可行性。2010年，隨著法國(guó)空客公司A380的生產(chǎn)，每年大約產(chǎn)生100噸的廢棄碳纖維，而隨著時(shí)間的推移，目前，法國(guó)空客公司每年有超過(guò)500噸的廢棄碳纖維等待處理，針對(duì)這些碳纖維復(fù)合材料的回收已經(jīng)研究了多年^【1】，特別是法國(guó)的空中客車公司，它共同資助了回收碳纖維復(fù)合材料項(xiàng)目(RECCO)，雖然此項(xiàng)目解決了從航空工業(yè)廢物中利用熱解法回收碳纖維廢物的技術(shù)問(wèn)題^【2、3】，但是卻沒(méi)用解決如何利用這些經(jīng)過(guò)熱解處理的回收碳纖維半成品重新開(kāi)發(fā)出強(qiáng)度較高的新型復(fù)合材料的問(wèn)題。

目前，對(duì)預(yù)處理過(guò)的回收碳纖維再加工技術(shù)主要有兩種類型：

1.“熱塑”技術(shù)：此技術(shù)是目前最成功的商業(yè)化技術(shù)(見(jiàn)圖1a)，它是通過(guò)將基底注射到裝有約30％預(yù)處理過(guò)的廢棄碳纖維基體中^【4】，但是在注射基底過(guò)程中，無(wú)法控制短碳纖維的搭接及直線排列，導(dǎo)致了最終得到的產(chǎn)品，強(qiáng)度很低，無(wú)法發(fā)揮出碳纖維復(fù)合材料高強(qiáng)度的性能；

2.“熱固”技術(shù)：此技術(shù)基于傳統(tǒng)碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)-樹(shù)脂轉(zhuǎn)注成型(RTM)(見(jiàn)圖1b)，將預(yù)處理過(guò)的廢棄碳纖維進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的整理鋪設(shè)到RTM模具中，再向模具中注入熱固性基底，一些企業(yè)確實(shí)得到了強(qiáng)度達(dá)到約 350MPa的產(chǎn)品，但是這些熱固性樹(shù)脂的作用反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能應(yīng)用在正常生產(chǎn)中^【5】。

【1】Point sur le recyclage des composites thermodurcissables； FrédéricRuch-Cetim-Cermat；2011

【2】J.Lachaud,N.Mansour,S.White,B.Laub,JM.Bouilly；《 Modélisation de lapyrolyse d’un matériau composite》；congrès SFT 2008

【3】《Composites:recyclage par solvolyse》；Environnement magazine 14-08-2015

【4】Y.Kageyama；《Recycling Technologies of Carbon Fiber CompositeMaterials》；chapt 23；Springer Japan 2016；Society of F.S.Technology,Japan(ed.),High-Performance and Specialty Fibers； 2016

【5】Recycled Carbon Fibre–Technical data；NetComposites Ltd 4A BroomBusiness Park Bridge Way,Chesterfield S41 9QG,UK；Web: netcomposites.com

鑒于上述原因，有必要提出一種如何利用經(jīng)過(guò)熱解法(或者化學(xué)試劑法) 預(yù)處理過(guò)的工業(yè)生產(chǎn)中廢棄的短碳纖維搭配熱塑性樹(shù)脂，重新開(kāi)發(fā)出一款高性能的新型復(fù)合材料。