一种环氧树脂复合材料的回收方法和获得的玻璃纤维及其应用技术

本发明专利技术公开了一种环氧树脂复合材料的回收方法和获得的玻璃纤维及其应用，涉及有机固体材料回收的领域。具体包括以下步骤：S1、将环氧树脂复合材料与复合溶剂混合置于压力容器中，控制反应温度为120℃

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂复合材料的回收方法和获得的玻璃纤维及其应用


[0001]本专利技术涉及有机固体材料回收的领域，尤其涉及一种环氧树脂复合材料的回收方法和获得的玻璃纤维及其应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂是已知的三大热固性树脂之一，分子链中含有活泼的环氧基团，使得它们容易和多种类型的固化剂发生交联反应形成具有三向网状结构的固化物，固化后的环氧树脂具有优良的电绝缘性、耐热性、耐寒性、耐腐蚀性等性能，在电力、化工、能源、建材、交通、机械、水力等行业得到广泛的应用，主要被用作粘合剂、耐腐蚀涂料和电器绝缘材料等。近年来，我国环氧树脂产业已经进入蓬勃发展期，环氧树脂应用领域也愈加广泛。与此同时，退役环氧树脂的产量也日益增加。特别的，在电力行业大量使用的复合绝缘子，其芯棒就是由环氧树脂材料和玻璃纤维材料复合而成，在自然条件下极难降解。随着使用年限的增加，目前已进入复合绝缘子退役高峰期；由于缺少高效的降解方法，造成大量退役复合绝缘子堆积，不仅挤占大量空间资源，而且会造成环境污染和资源浪费。目前关于环氧树脂废弃物回收再利用的研究还处于探索阶段，其中机械法、热解法、溶剂回收法和超临界降解法是目前应用较多的回收方法。
[0003]机械回收法是通过各种机械手段将复合材料切割、破碎直接用作填料添加到建筑材料或再生复合材料中。该方法生产成本低，在回收过程中没有使用或产生任何有毒物质，但是破坏了纤维材料的尺寸大小。热解法是通过高温加热的手段使环氧树脂高度交联的网状结构遭到破坏，从而分解生成有机小分子产物，其产生的热能可回收利用，该方法在回收过程中没有用到化学溶剂，但是高温热解会降低纤维材料的拉伸强度，并且释放出对环境有害的气体。溶剂回收法是一些溶剂的作用下，通过化学反应使聚合树脂分解为相应的单体或低聚物溶剂法在分解环氧树脂复合材料的过程中能够最大限度地保留纤维材料的机械性能和长度，同时分解液中的树脂小分子产物能够回收再利用，但是一般使用的无机酸碱性溶剂会给环境带来一定的危害性。超临界流体具有传质性能好，低粘度，扩散系数高的特点，是分解塑料的优良介质，可以使聚合物绿色高效地得到降解，目前使用的超临界流体有超临界水、超临界乙醇、超临界CO2等，但是该方法要求耐高温、耐高压的实验设备和比较严苛的实验条件，不适合大规模工业化生产。
[0004]为此，需要科研人员研究出工序简单、对环境友好且回收获得的产品表面性能和尺寸指标较优的环氧树脂废弃物回收方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种环氧树脂复合材料的回收方法和获得的玻璃纤维及其应用，以解决环氧树脂复合材料回收工序复杂、实验条件严苛、污染环境其回收产物表面性能差的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例之一提供了一种环氧树脂复合材料的回收方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将环氧树脂复合材料与复合溶剂混合置于压力容器中，控制反应温度为120℃
‑
150℃，反应时间为3h
‑
7h，制得固液混合物；
[0008]S2、对所述固液混合物进行过滤，获得分解滤液和固相产物；
[0009]其中，所述复合溶剂包括离子液体和极性非质子溶剂，所述离子液体为咪唑盐类或吡啶盐类。
[0010]通过采用上述方案，利用复合溶剂分解环氧树脂复合材料，极性非质子溶剂对热固性树脂基材料具有一定的溶解效果，且沸点较高，其在加热条件下不易分解，采用咪唑盐类或吡啶盐类对热固性树脂基材料的催化降解效果较优，有利于环氧树脂的降解，使其生成易于分离的低聚物或小分子单体物质，此外采用咪唑盐类或吡啶盐类离子液体配合极性非质子溶剂可以大幅降低反应过程的温度，使反应条件温和，相较于热解更容易实现，较低的加热温度减少了溶剂的挥发，使得反应体系的压力较低，实验条件和降解工序简单，不会损坏固相产物的机械性能，固相产物的表面光洁、尺寸均一，复合溶剂可以实现循环利用，对环境友好，提高了经济效益；同时，由于咪唑盐类或吡啶盐类离子液体的饱和蒸汽压极低，不易挥发，具有较好的热稳定性和化学稳定性，提高了操作的安全性。
[0011]作为优选方案，所述极性非质子溶剂包括N，N
‑
二甲基甲酰胺、N，N
‑
二甲基乙酰胺、二甲亚砜和N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
[0012]作为优选方案，所述咪唑盐类为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氢氧化盐和1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑氢氧化盐中的一种。
[0013]作为优选方案，所述吡啶盐类为1
‑
丁基吡啶氯盐、1
‑
丁基吡啶溴盐和1
‑
己基吡啶溴盐中的一种。
[0014]作为优选方案，在所述S1中，所述复合溶剂和环氧树脂复合材料的液固质量比为(15
‑
30)：1。
[0015]作为优选方案，所述复合溶剂中离子液体和极性非质子溶剂的质量比为(0.11
‑
1)：1。
[0016]通过采用上述方案，极性非质子溶剂对热固性树脂基材料具有一定的溶解效果，且沸点高，通过加入合适比例的极性非质子溶剂，可以降低离子液体的粘度和操作难度，提高离子液体的溶解效果。
[0017]作为优选方案，在所述S2中，所述固相产物采用纯水洗涤后干燥。
[0018]作为优选方案，所述环氧树脂复合材料为来自电力行业报废的复合绝缘子芯棒，主要由环氧树脂和玻璃纤维复合而成。
[0019]通过采用上述方案，本申请中的环氧树脂复合材料为已固化的环氧树脂与玻璃纤维等添加剂掺杂混合制得的材料，其具有轻质高强的特点，在性能、用途、寿命属性上大大优于传统制品，占有较大的市场比份，报废的棒状复合绝缘子芯棒难以直接进行二次利用，且由于强度高、硬度高，难以进行破碎处理，因此该退役棒状绝缘子芯棒容易获得且成本价低，可以提高有机固体废物的回收利用率，符合绿色环保理念。
[0020]作为优选方案，在所述S1中，所述压力容器为机械搅拌反应釜，所述机械搅拌反应
釜内设置有石英内衬，所述机械搅拌反应釜的搅拌叶和管线采用哈氏合金材料制成。
[0021]通过采用上述方案，由于机械搅拌反应釜的不锈钢材质在高温反应条件下易被腐蚀，故将与液体接触的材料如搅拌叶及管线替换为哈氏合金，较耐腐蚀；同时，釜体内置石英内衬，相较于哈氏合金，石英材质成本低，同样耐腐蚀，但易碎，故只在釜体采用，搅拌棒、测温管线则使用哈氏合金。
[0022]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例之二提供了一种环氧树脂复合材料回收方法获得的玻璃纤维，包括上述一种环氧树脂复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂复合材料的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将环氧树脂复合材料与复合溶剂混合置于压力容器中，控制反应温度为120℃
‑
150℃，反应时间为3h
‑
7h，制得固液混合物；S2、对所述固液混合物进行过滤，获得分解滤液和固相产物；其中，所述复合溶剂包括离子液体和极性非质子溶剂，所述离子液体为咪唑盐类或吡啶盐类。2.如权利要求1所述的一种环氧树脂复合材料的回收方法，其特征在于，所述极性非质子溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、N，N
‑
二甲基乙酰胺、二甲亚砜和N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或多种。3.如权利要求1或2所述的一种环氧树脂复合材料的回收方法，其特征在于，所述咪唑盐类为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氢氧化盐和1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑氢氧化盐中的一种。4.如权利要求1或2所述的一种环氧树脂复...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，邹庄磊，范圣平，樊小鹏，王瑞雪，詹路，许振明，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：