[發(fā)明專利]一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的回收方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010155286.6
• 申請(qǐng)日: 2020-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN111171373A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃永升;南江琨;覃兵;孫小濤;楊濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 艾達(dá)索高新材料蕪湖有限公司
• 主分類號(hào): C08J11/08
• 分類號(hào): C08J11/08;C08J11/16;C08J11/26;C08J11/22;C08L63/00;C08K7/14;C08K7/06
• 代理公司: 蕪湖思誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34138
• 代理人: 楊濤

本發(fā)明公開了一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的回收方法，將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料通過有機(jī)催化劑催化氧化使得熱固性環(huán)氧樹脂解聚成熱塑性線性大分子并快速溶解于有機(jī)溶劑中，從而分離回收纖維材料和熱塑性聚合物，本發(fā)明具有降解條件溫和、工藝操作簡(jiǎn)單、三廢量少，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是一種綠色回收纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料降解回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的回收方法。

背景技術(shù)

碳纖維屬高新技術(shù)、高附加值產(chǎn)品，具有其他材料不可比擬的優(yōu)異性能，自商品化以來，應(yīng)用范圍己從最初的航空航天、軍事部門逐漸向民用領(lǐng)域滲透，目前己擴(kuò)展到整個(gè)工業(yè)民用的多種領(lǐng)域。

碳纖維復(fù)合材料廢棄物是碳纖維、碳纖維預(yù)浸料及碳纖維復(fù)合材料廢棄物的總稱。隨著碳纖維復(fù)合材料日益深入人們的生活，碳纖維制品逐漸增多，碳纖維復(fù)合材料廢棄物的處理日漸成為一個(gè)不可避免的問題。現(xiàn)在碳纖維復(fù)合材料的加工工藝全部為熱固成型工藝，所有碳纖維制品一旦報(bào)廢將無法像其他熱塑性復(fù)合材料一樣回收利用。在未來，碳纖維復(fù)合材料的廢料處理及回收利用也將成為碳纖維行業(yè)研究的一個(gè)主要方向。目前，國(guó)內(nèi)外纖維增強(qiáng)復(fù)合材料回收方法的研究主要是針對(duì)非可降解型熱固性樹脂基復(fù)合材料垃圾廢物，有填埋法、焚燒法、粉碎法、熱處理法和化學(xué)法。填埋法和焚燒將逐漸被禁止。粉碎法就是通過切割、研磨手段，將復(fù)合材料垃圾廢物破碎成不同顆粒大小的回收料，用作低價(jià)值的填充料，該法不能充分發(fā)揮碳纖維的優(yōu)異性能，也將被淘汰。

熱處理法包括焚化、熱裂解、流化床和水泥窯等方法，這類方法的共同之處在于：將復(fù)合材料垃圾廢物中的有機(jī)質(zhì)組份(30-40％)在500-950℃高溫條件下氣化，同時(shí)回收能源。其中，水泥窯法還可將無機(jī)質(zhì)組份(60-70％)轉(zhuǎn)化成水泥制造需要的原料；熱裂解法和流化床法可以分離回收纖維材料，回收的玻璃纖維用于制造玻璃，回收的碳纖維表面常常殘留有焦炭，且力學(xué)性能下降，僅有原碳纖維絲的70-80％，極大地影響其再利用價(jià)值。化學(xué)法包括溶劑解法、酸消化法、堿水解法、催化解聚法和氧化降解法等，這類方法的特點(diǎn)是：使用高溫高壓的溶劑(超臨界、亞臨界或近臨界水、甲醇、乙醇、丙醇等)、高濃度強(qiáng)氧化性酸(8-12N的濃硝酸)、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性試劑(苯酚)或強(qiáng)氧化劑等，通過化學(xué)反應(yīng)，將高度交聯(lián)的有機(jī)高分子組份降解，實(shí)現(xiàn)纖維增強(qiáng)材料的分離回收。其中，目前溶劑解法還在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段，需要高溫高壓條件，設(shè)備要求極高，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的操作；其他的化學(xué)法都對(duì)設(shè)備和操作環(huán)境的要求苛刻，生產(chǎn)效率低下，且產(chǎn)生大量的二次污染源，不適合于工業(yè)化操作。可見，以上各種回收方法都有不可回避的缺點(diǎn)，距工業(yè)化要求還存在很多問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有纖維增強(qiáng)材料分離回收技術(shù)中存在的諸多問題，本發(fā)明提供一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的回收方法解決上述問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：

一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的回收方法，所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料通過有機(jī)催化劑催化氧化使得熱固性樹脂氧化溶解于有機(jī)溶劑中，從而分離回收纖維材料，包括如下步驟：

步驟1：將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料破碎成3-5cm的復(fù)合材料碎片；

步驟2：將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料碎片投入到裝有有機(jī)催化劑、有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中，先升溫至80-140℃預(yù)熱0.5-5小時(shí)使得復(fù)合材料在有機(jī)溶劑中完全展開；

步驟3：向反應(yīng)容器中加入一定量氧化劑并反應(yīng)2-12小時(shí)，使熱固性環(huán)氧樹脂完全解聚為低分子量熱塑性聚合物并快速溶解于有機(jī)溶劑中；

步驟4：當(dāng)纖維復(fù)合材料中環(huán)氧樹脂完全解聚并溶解后，離心分離出含熱塑性聚合物的二次溶液，經(jīng)物理化學(xué)手段分離后，回收降解液可直接套用，分離出的熱塑性聚合物同時(shí)具有優(yōu)良的物化性能；

步驟5：離心機(jī)內(nèi)游離的纖維進(jìn)一步水洗、離心分離、烘干，得到高值化的回收纖維。