一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法技术

本发明专利技术涉及碳纤维增强复合材料废弃物回收利用领域，具体方法是常温常压下将其浸泡在渗透降解剂中，使树脂基体溶胀降解，分离再生碳纤维或其填料，同时将渗透废液加入到赤泥和黏土中制备建筑保温材料。本发明专利技术的目的是要解决碳纤维增强复合材料中高价值碳纤维的再生和赤泥固体废弃物的综合利用问题，该方法的优点是在常温常压下处理碳纤维增强复合材料废弃物，工艺流程简单，不需要进行预加工，可以直接处理大尺寸碳纤维增强复合材料，节省了破碎和粉碎的费用，不需要进行加热，降低了能耗，再生碳纤维或填料不受腐蚀，纤维损伤小，表面处理干净完全，渗透分离废液可以作为建筑保温材料的粘接剂和造孔剂，完全实现以废治废，变废为宝的循环经济。

Method for comprehensively utilizing carbon fiber reinforced composite material and red mud waste

The invention relates to a carbon fiber reinforced composite material waste recycling areas, the specific method is to be immersed in the osmotic agent under normal temperature and pressure degradation, the degradation of resin matrix swelling, separation and regeneration of carbon fiber or the filler, and will penetrate into waste red mud and clay in the preparation of building insulation materials. The purpose of the invention is to solve the problem of comprehensive utilization of carbon fiber reinforced carbon fiber composite material in high value and the regeneration of red mud solid waste, the advantage of the method is the treatment of carbon fiber reinforced composite material under normal temperature and pressure waste, simple process, does not need to be pre processed, can directly deal with the large size of carbon fiber reinforced composite save material, crushing and grinding costs, without heating, reducing energy consumption, recycled carbon fibre or filler from corrosion, little damage to the fiber, clean the surface completely, permeability and separation of waste liquid can be used as adhesive of building thermal insulation materials and pore forming agent, fully realized by waste, turning waste into recycling economy.

【技术实现步骤摘要】
一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法
本专利技术涉及一种碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物回收利用领域，具体是一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，开发了一种低能耗、大尺寸CFRP高效回收CF的新方法。具体方法是在常温常压下将碳纤维增强复合材料浸泡在降解渗透剂中，使树脂基体溶胀降解，分离出碳纤维或其填料，经洗涤干燥后制得再生碳纤维，再将渗透废液作为粘接剂和造孔剂加入到赤泥与黏土混合物中，烧结制备建筑保温或装饰材料，或者将渗透废液和碳纤维废丝混合物直接加入与赤泥和黏土混合烧结，制备碳纤维增强建筑保温或装饰材料。
技术介绍
赤泥是氧化铝冶炼过程中排出的固体废弃物，每生产１ｔ氧化铝会产出1.0-1.8ｔ赤泥【王洪等，基于直接还原熔分的拜耳赤泥综合利用试验研究，轻金属，2013,1:19-22；朱军等，赤泥的综合回收与利用，矿产保护与利用，2008,2:52-54】。目前，我国赤泥累计堆存量已达3.5亿ｔ【刘昌俊等．烧结法赤泥基本特性研究,环境工程学报，2009,3(4):739-742；姜跃华等．郑州氧化铝厂赤泥化学和矿物特征及资源化利用探讨，轻金属，2007,10:18-21】。综合利用率仅为5%。赤泥大量闲置堆存，既占用土地，浪费资源，又对环境造成严重污染，阻碍了铝工业的可持续发展。赤泥轻质保温砖具有密度低、保温隔热性能好、耐腐蚀等优点，为不燃材料，可广泛应用于绿色节能建筑。随着社会经济的发展,建筑的能耗问题备受关注,我国建筑能耗是发达国家的3倍,建筑能耗从1978年起占能源总消耗量的10%上升到30%以上。进入21世纪后,研发新型高效保温墙体材料,受到世界各国的普遍重视,特别是欧洲和美国。为使赤泥建筑材料更好的满足建筑功能改善和建筑节能的要求,必须不断研究、开发有利于改善建筑环境、节能、节土、利废、保护环境的高强、多功能的建筑材料的生产和应用技术。碳纤维增强复合材料按基体分类，主要分两大类:一类是热固性基体，如常见的环氧树脂、非饱和聚酯树脂；另一类是热塑性基体，如常见的尼龙、聚醚乙醚酮树脂。这两类基体材料有许多不同的性质。热塑性基体是利用树脂的融化、流动、冷却、固化的物理状态的变化实现的。其物理状态的变化是可逆的，即再成型、加工是可能的。与此相比，热固性基体的成型是利用树脂分子间的化学反应、固化后形成交联网状结构，其过程是不可逆的。具有不溶不熔的特性，因此其回收非常困难。随着碳纤维复合材料日益广泛的应用，所产生的热固性树脂废旧物与日俱增,一方面给环境带来了巨大的压力，另一方面复合材料中含有高价值的碳纤维成分,如果对复合材料进行简单堆积或掩埋处理，就会造成资源的浪费和环境的污染，因而热固性树脂及其复合材料的回收日益受到学术界和工业界的关注。由于复合材料结构各异，所用树脂基体也千差万别，没有任何一种方法能解决所有复合材料的回收问题，因此必须根据复合材料本身的特点，发展合适的系统解决方案，解决每一类材料的回收问题。世界上很多国家，尤其是欧美发达国家，已经出台很多关于热固性树脂及其复合材料处理的相关法令，禁止采用对环境有潜在危害的方法来处理这些固体废弃物。总体上看，复合材料的回收技术必然向着绿色环保、低能耗、低腐蚀的方向发展，且要求回收产物可高值再利用，满足可持续发展的要求。本文从碳纤维增强树脂复合材料和赤泥固体废弃物综合处理问题出发，采用以废治废方法，变废为宝，实现资源循环使用，达到节能减排的目的。
技术实现思路
本专利技术涉及碳纤维增强复合材料废弃物回收利用领域，开发了一种低能耗、大尺寸CFRP高效回收CF的新方法。具体方法是常温常压下将碳纤维增强复合材料浸泡在渗透降解剂中，使树脂基体溶胀降解，通过离心或过滤方法分离出碳纤维或其填料，经洗涤干燥后制得再生碳纤维或其填料，同时将渗透废液作为粘接剂和造孔剂，加入到赤泥和黏土中制备建筑保温材料。本专利技术的目的是要解决碳纤维增强复合材料中高价值碳纤维的再生和赤泥固体废弃物的综合利用问题，该方法的优点是在常温常压下处理碳纤维增强复合材料废弃物，在接近零能耗的常温常压下实现碳纤维和树脂基体的分离和碳纤维的再生利用，工艺流程简单，不需要进行预加工，可以直接处理大尺寸碳纤维增强复合材料，节省了破碎和粉碎的费用，不需要进行加热，降低了能耗，不需要进行加压，降低了加工设备要求，而且再生碳纤维或填料不受腐蚀，纤维损伤小，表面处理干净完全，渗透分离废液可以作为建筑保温材料的粘接剂和造孔剂，完全实现了碳纤维材料的再生和赤泥固体废弃物的循环利用。一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法。1.一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其特征是按照如下步骤进行:（1）将碳纤维复合材料生产中产生的边角废料或其使用过程产生的废弃物收集、除杂、洗涤干燥；（2）将碳纤维复合材料废弃物浸入渗透降解剂中在0-100°C浸泡1-300小时；（3）将已经渗透降解完全的碳纤维增强复合材料废弃物混合物过滤、离心或膜分离得到碳纤维和浸透废液；（4）将分离所得碳纤维进一步用溶剂洗涤、干燥得到再生碳纤维；（5）将渗透废液作为粘接剂和造孔剂成分，按质量比例（5-30%）加入赤泥（10-70%）、水泥（10-70%）、“黏土”（10-70%）中搅拌，混合均匀后，压制成型干燥，在烧结温度为1000-1200℃保温3-6小时，制成建筑保温或装饰材料。（6）或者将步骤（3）所得渗透废液和碳纤维混合物直接作为填料、粘接剂和造孔剂成分，按质量比例（5-30%）加入赤泥（10-70%）、水泥（10-70%）、“黏土”（10-70%）中搅拌，混合均匀后，压制成型干燥，在烧结温度为1000-1200℃保温3-6小时，制成碳纤维增强建筑保温或装饰材料。2.根据权利要求1所述的一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其特征在于所述的碳纤维复合材料废弃物是指来自于碳纤维复合材料生产过程中的不合格产品、加工过程中的边角废料或者实际使用后产生的垃圾废物。3.根据权利要求1所述的一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其特征在于所述的碳纤维复合材料废弃物是指碳纤维增强聚酯复合材料、碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂复合材料、碳纤维增强聚苯乙烯树脂复合材料、碳纤维增强聚甲醛树脂复合材料、碳纤维增强聚酰亚胺树脂复合材料、碳纤维增强聚芳砜树脂复合材料、碳纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料、碳纤维增强聚醚砜树脂复合材料、碳纤维增强聚氨酯树脂复合材料、碳纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料或碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料。4.根据权利要求1所述的一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其特征在于所述渗透降解剂是指氢溴酸、氢碘酸、浓硫酸、盐酸、磷酸、重铬酸钾、重铬酸钠、高锰酸钾、高锰酸钠、二氧化锰、五氧化二钒、过氧化氢、过氧化钠、四氢呋喃、二氧六环、C2-C15烷基醚或芳香醚、石油醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯；丙酮、丁酮、环戊酮、环己酮、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种或2-10种的混合物。5.根据权利要求1所述的一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其特征在于所述“黏土”是指膨润土、硅藻土、页岩、钾长石、石英、石灰、石膏、滑石、高岭土、粉煤灰、电石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其特征是按照如下步骤进行:（1）将碳纤维复合材料生产中产生的边角废料或其使用过程产生的废弃物收集、除杂、洗涤干燥；（2）将碳纤维复合材料废弃物浸入渗透降解剂中在0‑100°C浸泡1‑300小时；（3）将已经渗透降解完全的碳纤维增强复合材料废弃物混合物过滤、离心或膜分离得到碳纤维和浸透废液；（4）将分离所得碳纤维进一步用溶剂洗涤、干燥得到再生碳纤维；（5）将渗透废液作为粘接剂和造孔剂成分，按质量比例（5‑30%）加入赤泥（10‑70%）、水泥（10‑70%）、“黏土”（ 10‑70%）中搅拌，混合均匀后，压制成型干燥，在烧结温度为1000 ‑1200℃保温3‑6小时，制成建筑保温或装饰材料；（6）或者将步骤（3）所得渗透废液和碳纤维混合物直接作为填料、粘接剂和造孔剂成分，按质量比例（5‑30%）加入赤泥（10‑70%）、水泥（10‑70%）、“黏土”（ 10‑70%）中搅拌，混合均匀后，压制成型干燥，在烧结温度为1000 ‑1200℃保温3‑6小时，制成碳纤维增强建筑保温或装饰材料。

【技术特征摘要】
1.一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其特征是按照如下步骤进行:（1）将碳纤维复合材料生产中产生的边角废料或其使用过程产生的废弃物收集、除杂、洗涤干燥；（2）将碳纤维复合材料废弃物浸入渗透降解剂中在0-100°C浸泡1-300小时；（3）将已经渗透降解完全的碳纤维增强复合材料废弃物混合物过滤、离心或膜分离得到碳纤维和浸透废液；（4）将分离所得碳纤维进一步用溶剂洗涤、干燥得到再生碳纤维；（5）将渗透废液作为粘接剂和造孔剂成分，按质量比例（5-30%）加入赤泥（10-70%）、水泥（10-70%）、“黏土”（10-70%）中搅拌，混合均匀后，压制成型干燥，在烧结温度为1000-1200℃保温3-6小时，制成建筑保温或装饰材料；（6）或者将步骤（3）所得渗透废液和碳纤维混合物直接作为填料、粘接剂和造孔剂成分，按质量比例（5-30%）加入赤泥（10-70%）、水泥（10-70%）、“黏土”（10-70%）中搅拌，混合均匀后，压制成型干燥，在烧结温度为1000-1200℃保温3-6小时，制成碳纤维增强建筑保温或装饰材料。2.根据权利要求1所述的一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其特征在于所述的碳纤维复合材料废弃物是指来自于碳纤维复合材料生产过程中的不合格产品、加工过程中的边角废料或者实际使用后产生的垃圾废物。3.根据权利要求1所述的一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其特征在于所述的碳纤维复合材料废弃物是指碳纤维增强聚酯复合材料、碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂复合材料、碳纤维增强聚苯乙烯树脂复合材料、碳纤维增强聚甲醛树脂复合材料、碳纤维增强聚酰亚胺树脂复合材料、碳纤维增强聚芳砜树脂复合材料、碳纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料、碳纤维增强聚醚砜树脂复合材料、碳纤维增强聚氨酯树脂复合材料、碳纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料或碳纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料。4.根据权利要求1所述的一种综合利用碳纤维增强复合材料和赤泥废弃物的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑英，赵增典，佟立海，刘会，陈东亮，董英侠，刘福来，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37