[發明專利]用于回收碳質副產物的方法

在審

• 申請號: 202180053380.3
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN116234782A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 讓·弗朗索瓦·丹尼爾·勒內·波坦;勞倫·邁斯
• 申請（專利權）人: 賽峰集團陶瓷
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 曾海艷

本發明涉及一種回收在由碳/碳復合材料制成的部件的制造過程中獲得的碳質副產物的方法，包括：?熱解碳質副產物以獲得碳質殘余物；?從碳質殘余物中形成包含烴的氣相；?將所述烴與所述氣相的剩余部分分離；?將以這種方式分離的烴引入反應室；和?從通過滲透或化學氣相沉積引入的烴在所述反應室中形成熱解碳。

技術領域

本發明涉及制備由碳/碳復合材料制成的部件的方法領域，更具體地，涉及在這些方法期間產生的副產物的回收。

背景技術

由碳/熱解碳材料制成的部件由于在阻力和重量方面提供的良好折衷而受到越來越多的技術關注。

已知通過化學滲透或通過化學氣相沉積獲得由碳/熱解碳材料制成的部件。此類方法使用反應性富碳氣相與多孔基材在一定條件下接觸，使得氣相在與基材接觸時可以反應以在基材的孔隙中形成基質。構成氣相的氣體的選擇以及爐中普遍存在的溫度和壓力條件決定了在復合材料部件內形成的基體的性質。

然而，此類方法會產生碳質副產物以達到最終部件。這些副產物在當前制備復合材料部件的方法中通常不會被回收。這些碳質副產物的回收將降低制備方法的成本以及生態足跡，從而降低所獲得部件的生態足跡。

希望回收在由碳/碳復合材料制成的部件的制造過程中獲得的碳質副產物。

發明內容

本發明提出了一種回收在由碳/碳復合材料制成的部件的制造過程中獲得的碳質副產物的方法，包括：

-熱解碳質副產物以獲得固體碳質殘余物；

-從碳質殘余物中形成包含烴的氣相；

-將烴與氣相的剩余部分分離；

-將以這種方式分離的烴引入反應室；和

-從通過滲透或化學氣相沉積引入的烴在反應室中形成熱解碳。

副產物是用于制備復合材料部件的方法中任何步驟的產物，其最終不會出現在最終部件中。這是這種制備方法產生的廢物。

這種方法允許回收在復合材料部件的制造過程中獲得的至少一種碳質副產物。因此，由于在反應室中形成熱解碳所需的部分試劑來自副產物的再循環，整個循環的碳平衡大大改善，并且其成本也降低。

在一個實施例中，碳質副產物包括：多環芳香烴、用于制造復合材料部件的纖維增強物的紡織操作的副產物、復合材料部件坯料加工的副產物，或這些副產物中的幾種。

在制備復合材料部件的方法中，通常制備部件的纖維預制件，然后通過滲透或化學氣相沉積步驟使預制件致密化。纖維預制件的制備可包括一種或多種紡織操作，特別是編織和/或針刺步驟。通過實施本發明，這種紡織操作會產生構成可回收副產物的廢碳纖維。

類似地，滲透或化學氣相沉積方法是使用引入反應室的反應氣相進行的，其中存在復合材料部件的預制件。調節爐中普遍存在的壓力和溫度條件，使得反應性氣相通過在預制件的孔隙中的反應形成碳基質。然而，通常觀察到，在通過預制件的孔隙之后在反應室的出口處回收的廢氣相包括未反應的初始反應相的物質和寄生反應產生的多環芳烴，例如萘、芘、蒽、苊。當廢氣冷卻時，多環芳烴以焦油的形式冷凝，這些焦油通過實施本發明構成可回收的副產物。

在預制件致密化方法結束時，部件坯料也可以進行最后的機加工步驟，特別是使其具有精確的所需尺寸。這樣的最終機加工步驟產生也可以通過實施本發明回收的材料廢料。

有幾種技術可以從碳質殘余物形成氣相，但優選氣相的形成包括：

-氧化碳質殘余物以獲得氣體碳氧化物；和

-氫化獲得的碳氧化物以形成包含烴的氣相。

與碳質殘余物的直接加氫氣化相比，氣相形成的這種兩步分解允許在工業上使用限制性較小的壓力和溫度條件。