一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法。本发明专利技术的目的是要解决废弃碳纤维的综合利用和碳纤维的再生利用问题，该方法是通过一种高效降解渗透液浸泡碳纤维，实现常温常压下碳纤维和表面膜材料的分离，再生得到废弃碳纤维中的碳纤维、填料等。该方法的优点是在常温常压下处理废弃碳纤维，成功实现碳纤维的再生和碳纤维材料的环保利用，工艺流程简单，不需要进行预加工，节省了破碎和粉碎的费用，不需要进行加热，降低了能耗，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，实现碳纤维材料的再生和碳纤维材料的循环利用。

A method of carbon fiber waste products or atmospheric carbon fiber regeneration

The invention relates to a method for carbon fiber waste products or atmospheric carbon fiber regeneration. The purpose of the invention is to solve the problem of comprehensive utilization of waste recycling of carbon fiber and carbon fiber, the method is through a highly efficient degradation of penetration immersion carbon fiber, carbon fiber under normal temperature and pressure and surface material separation, regeneration of carbon fibers, carbon fibers in the waste filler etc.. The advantage of this method is to treat the waste carbon fiber under the normal temperature, the successful implementation of carbon fiber regeneration and carbon fiber material utilization of environmental protection, simple process, does not require pre processing, saving the cost of crushing and grinding, without heating, reducing energy consumption, and recycled carbon fibre or filler from corrosion fiber, small damage, clean the surface completely, realize the regeneration of carbon fiber material and carbon fiber material recycling.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法
本专利技术涉及碳纤维及其制品回收利用领域，具体是一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，是将废碳纤维或其制品浸泡在一种渗透脱浆剂中，使碳纤维表面浸润剂溶胀剥离，分离出碳纤维、填料或其编织物，经洗涤干燥后制得再生碳纤维，应用领域涉及国民经济的各个领域，其中电子、交通和建筑是最主要的三大应用领域。
技术介绍
随着经济和社会的发展，碳纤维(CF)增强热固性树脂基复合材料在航空航天、汽车工业、轨道交通、新能源、体育用品等高新技术产业领域的应用越来越多[PimentaS，etal.WasteManag，2011，31(2):378–392;BaiYP，etal.MaterDesign，2010，31(2):999–1002.]。碳纤维主要是由碳元素组成的特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为23000-43000Mpa亦高于钢。随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，碳纤维广泛应用于火箭、宇航、航空、体育器械、纺织、化工机械及医学等尖端科学
当前全球碳纤维的年消耗量达3万吨。主要市场有航空、赛车和运动产品。仅在英国每年就有超过100吨的高价值材料（包括报废产品和生产废料）被填入垃圾填埋场,来自诺丁汉大学的项目经理NickWarrior博士说道：“每年填入垃圾填埋场的碳纤维材料很多都是生产过程中切下的边角料，但目前仍没有再利用的方法”。“这些材料的价值高达120英镑/公斤，是相当值钱的商品，但是目前它们都只能变成垃圾。我们希望从这些材料中提取出碳纤维用来制造其他可回收的碳纤维复合材料。”因此，废弃碳纤维及其制品的处理和利用技术，实现废弃物的资源化已引起世界范围内的广泛关注，如何安全有效地处理废弃碳纤维成为当下碳纤维企业亟待解决的问题，也成了碳纤维企业自身发展的瓶颈。因此，如何实现碳纤维废弃物回收和利用，也成为科研工作者共同关注的研究课题。
技术实现思路
本专利技术涉及一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法。本专利技术的目的是要解决废弃碳纤维的综合利用和碳纤维的再生利用问题，该方法是通过一种高效降解渗透液浸泡碳纤维，实现常温常压下碳纤维和表面膜材料的分离，再生得到废弃碳纤维中的碳纤维、填料等。该方法的优点是在常温常压下处理废弃碳纤维，成功实现碳纤维的再生和碳纤维材料的环保利用，工艺流程简单，不需要进行预加工，节省了破碎和粉碎的费用，不需要进行加热，降低了能耗，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，实现碳纤维材料的再生和碳纤维材料的循环利用。一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法。1.一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征是按照如下步骤进行：（1）将碳纤维生产过程中产生的边角废料或碳纤维制品使用过程中产生的废碳纤维制品收集、除杂、洗涤干燥；（2）将废碳纤维浸入渗透降解剂中在0-100°C浸泡0.2-10小时；（3）将已经脱浆完全的废碳纤维混合物过滤、离心或膜分离除去脱浆废液；（4）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）脱浆废液可以用碱中和作为涂料或粘合剂的添加剂使用。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征在于所述的废碳纤维是来自于碳纤维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碳纤维垃圾废物。3.根据权利要求1所述的一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，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1-4种试剂的混合物，各成分质量比例为1-99%。4.根据权利要求1所述的一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征在于所述的再生碳纤维可以用于增强建筑、装修或包装材料用聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯、橡胶或聚二苯乙烯。5.根据权利要求1所述的一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征在于所述再生碳纤维可以用于增强聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP），聚苯乙烯（PS）,聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PAS)、聚酰亚胺(PI)或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）树脂。6.根据权利要求1所述的一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征在于所述再生碳纤维可以和黏土、石膏、生石灰、熟石灰、水泥中的1种或2-5种混合，各成分质量比例为25-65%，制备建筑或装饰材料。7.根据权利要求1所述的一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征在于所述的再生碳纤维可研磨成粉、纺织成布或短切制毡，用做增强材料。8.根据权利要求1所述的一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征在于所述分离得到碳纤维进一步洗涤用溶剂是指水、乙醇、乙二醇、丙酮、四氢呋喃、乙醚、丙醚、丁醚、石油醚、甲苯中的1种或2-10溶剂的混合物，各成分质量比例为1-99%。本专利技术的经济效益十分明显，常压解聚回收废弃碳纤维所需设备成本低，又可以进行连续处理，大幅度的降低了回收废弃碳纤维的成本，降低废弃碳纤维材料堆积和保管费用的同时，并且减少了对回收后材料的使用等方面的限制。碳纤维是高能耗、高附加值产品，是一种涉及国民经济各个领域的大宗产品，碳纤维的高效循环利用，可以促进节能减排，实现了环境效益、社会效益和经济效益的统一，极大促进循环经济发展。附图说明。图1碳纤维废丝或制品回收再生碳纤维工艺流程。图2碳纤维废丝或制品回收再生碳纤维图片。具体实施方式碳纤维再生工艺过程如图1所示：实施例1碳纤维回收利用。将废碳纤维废丝放入相应尺寸的玻璃槽中，加入浓硫酸、烷基酚聚氧乙烯醚和四氢呋喃的混合液（8:1:1），将碳纤维浸没，常温静止或搅拌条件下浸透2小时后，过滤或离心取出碳纤维，用清水洗涤多次至干净，自然晾干或加热烘干，得到再生碳纤维，收存备用；浸透废液蒸馏除去四氢呋喃，加入氢氧化钠中和后，作为粘合剂或涂料的添加剂使用。实施例2碳纤维回收利用。将废碳纤维毡放入相应尺寸的玻璃槽中，加入浓硫酸、石油醚和聚乙二醇400的混合液（7:2:1）将碳纤维浸没，常温静止或搅拌条件下浸透1小时后，过滤或离心取出碳纤维，用清水洗涤多次至干净，自然晾干或加热烘干，得到再生碳纤维，收存备用；浸透废液蒸馏除去石油醚后，加入氢氧化钙中和后，作为粘合剂或涂料的添加剂使用。实施例3碳纤维回收利用。将碳纤维布放入相应尺寸的玻璃槽中，加入浓硫酸、脂肪醇聚氧乙烯醚和二氧六环的混合液（4:5:1），将碳纤维布浸没，常温静止或搅拌条件下浸透2小时后，过滤或离心取出碳纤维，用清水洗涤多次至干净，自然晾干或加热烘干，得到再生碳纤维，收存备用；浸透废液蒸馏除去二氧六环后，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征是按照如下步骤进行：（1）将碳纤维生产过程中产生的边角废料或碳纤维制品使用过程中产生的废碳纤维制品收集、除杂、洗涤干燥；（2）将废碳纤维浸入渗透降解剂中在0‑100°C浸泡0.2‑10小时；（3）将已经脱浆完全的废碳纤维混合物过滤、离心或膜分离除去脱浆废液；（4）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）脱浆废液可以用碱中和作为涂料或粘合剂的添加剂使用。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征是按照如下步骤进行：（1）将碳纤维生产过程中产生的边角废料或碳纤维制品使用过程中产生的废碳纤维制品收集、除杂、洗涤干燥；（2）将废碳纤维浸入渗透降解剂中在0-100°C浸泡0.2-10小时；（3）将已经脱浆完全的废碳纤维混合物过滤、离心或膜分离除去脱浆废液；（4）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）脱浆废液可以用碱中和作为涂料或粘合剂的添加剂使用。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，其特征在于所述的废碳纤维是来自于碳纤维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碳纤维垃圾废物。3.根据权利要求1所述的一种碳纤维废丝或制品常温常压再生碳纤维的方法，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1-4种试剂的混合物，各成分质量比例为1-99%。4...

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