一种碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法技术

本发明专利技术公开一种碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法，该回收利用方法首先利用热处理去除边角废料中可能存在的上浆剂、树脂、焦油等有机相彻底碳化，并除去其他金属杂质元素；然后对破碎、粉碎后的边角废料进行碳沉积，制得具有不同长径比的初始料；再按照尺寸大小将初始料分筛成四类；接着取设定比例的四类物料、固态热固性酚醛树脂和沥青，制成混合物料；再将混合物料造粒成颗粒料，便于储存和随时取用；然后将颗粒料填充到模具内部进行热压固化，可有效保证物料的均匀性；最后通过常规的后处理制成碳/碳复合材料。本发明专利技术提供的回收利用方法工艺简单、废料利用率高、价格低廉而性能优异。低廉而性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法


[0001]本专利技术涉及碳/碳复合板材制备
，尤其是一种碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法。

技术介绍

[0002]随着碳/碳复合材料的广泛应用，其加工带来边角废料、碳粉等越来越多，由于碳纤维本身价值较高，这部分废弃物的潜在价值较大，如何有效利用、开发其价值，是业内急需解决的问题。
[0003]而现有的碳/碳复合材料废料利用方法存在一些问题：一，仍需要相当比例的短纤维以致成本较高，另外短纤维在混料过程中很难做到绝对分散均匀，使得制得的产品稳定性有待商榷；二，只选取加工废料中一部分材料加以回收利用，没有完全发挥出废料的价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法，用于克服现有技术中成本较高、制备的产品均匀性差、废料利用率不高等缺陷。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法，包括以下步骤：
[0006]S1：对收集的边角废料进行热处理，然后进行破碎；
[0007]S2：按照设定的尺寸对破碎后的边角废料进行粉碎；
[0008]S3：利用化学气相沉积对粉碎后的边角废料进行碳沉积，得到初始料；
[0009]S4：按照尺寸大小将所述初始料分筛成A类物料、B类物料、C类物料和D类物料，尺寸不符合要求的再次进行所述粉碎和化学气相沉积，直至尺寸属于四类物料中的一类；
[0010]A类物料，粉状物料；B类物料，1～3mm纤维状物料；C类物料，3～5mm纤维状物料；D类物料，5～10mm纤维状物料；
[0011]S5：将A类物料、B类物料、C类物料、D类物料、固态热固性酚醛树脂和沥青按比例混合，搅拌均匀，得到混合物料；
[0012]S6：对所述混合物料进行造粒，得到颗粒料；
[0013]S7：将所述颗粒料平铺到模具内，热压固化；
[0014]S8：将固化脱模后的工件带模具进行碳化处理；
[0015]S9：对碳化后的工件依次进行浸渍、固化、碳化和烧结，得到碳/碳复合材料。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：
[0017]1、本专利技术提供的碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法首先利用热处理去除边角废料中可能存在的上浆剂、树脂、焦油等有机相彻底碳化，并除去其他金属杂质元素；然后对破碎、粉碎后的边角废料进行碳沉积，制得具有不同长径比的初始料；再按照尺寸大小将初始料分筛成四类；接着取设定比例的四类物料、固态热固性酚醛树脂和沥青，制
成混合物料；再将混合物料造粒成颗粒料，便于储存和随时取用；然后将颗粒料填充到模具内部进行热压固化，可有效保证物料的均匀性；最后通过常规的后处理制成碳/碳复合材料。本专利技术提供的回收利用方法工艺简单、废料利用率高、价格低廉，制备得到的碳/碳复合材料性能优异，密度可达到1.00～1.35g/cm3。
[0018]2、本专利技术提供的碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法利用碳沉积将粉碎后的物料区别化，将具有一定长径比的纤维状物料，通过沉积生长出不同长度的晶须，使其长径比增大实现类纤维化，可作为后续产品的增强体使用，以取代目前常用的短纤维增强体，可有效降低生产成本。
[0019]3、本专利技术提供的碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法中按照尺寸大小将初始料分筛成A类物料、B类物料、C类物料和D类物料，并按设定比例将A类物料、B类物料、C类物料和D类物料混合。不同长径比物料混合能够提高产品的结构强度，阻碍裂纹扩展。
[0020]4、本专利技术提供的碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法通过搅拌保证了混合物料本身的均匀性，再通过造粒得到颗粒料，以颗粒料的形式填充到模具内部，可避免物料填充、热压过程中出现不同相的物料分离、聚集现象，从而避免产品材质不均匀问题，有效提高了产品的质量稳定性。
具体实施方式
[0021]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0023]无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
[0024]本专利技术提出一种碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法，包括以下步骤：
[0025]S1：对收集的边角废料进行热处理，然后进行破碎。
[0026]边角废料主要来源有：碳纤维预制体编制厂家编制预制体过程中产生的边角废料、碳碳厂家在半成品/成品机加工过程中产生的边角废料。
[0027]S2：按照设定的尺寸对破碎后的边角废料进行粉碎；
[0028]S3：利用化学气相沉积对粉碎后的边角废料进行碳沉积，得到初始料；
[0029]S4：按照尺寸大小将所述初始料分筛成A类物料、B类物料、C类物料和D类物料，尺寸不符合要求的再次进行所述粉碎和化学气相沉积，直至尺寸属于四类物料中的一类；
[0030]A类物料，粉状物料；B类物料，1～3mm纤维状物料；C类物料，3～5mm纤维状物料；D类物料，5～10mm纤维状物料；
[0031]S5：将A类物料、B类物料、C类物料、D类物料、固态热固性酚醛树脂和沥青按比例混合，搅拌均匀，得到混合物料。
[0032]采用固态树脂和沥青，可避免液态树脂与纤维、粉末混合分散不均匀的问题。
[0033]S6：对所述混合物料进行造粒，得到颗粒料；
[0034]S7：将将所述颗粒料平铺到模具内，热压固化；
[0035]S8：将固化脱模后的工件带模具进行碳化处理；
[0036]S9：对碳化后的工件依次进行浸渍、固化、碳化和烧结，得到碳/碳复合材料。
[0037]优选地，在步骤S1中，所述热处理具体为：
[0038]第一阶段：室温升温至1200℃，时间10h；
[0039]第二阶段：1200℃升温至1800℃，时间12h；
[0040]第三阶段，1800℃下保温3～5h。热处理去除边角废料中可能存在的上浆剂、树脂、焦油等有机相彻底碳化，并除去其他金属杂质元素。
[0041]优选地，在步骤S3中，所述碳沉积的载气为丙烷与氮气的混合气、丙烯与氮气的混合气、天然气与氮气的混合气中的一种。
[0042]流量有比例关系，丙烷：氮气＝16：1～1：8。丙烯：氮气＝16：1～1：8。
[0043]天然气：氮气＝16：1～1：8。
[0044]优选地，所述碳沉积的沉积温度为980～1050℃，沉积时间为80～100h，以控制沉积后物料在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳/碳复合材料机加工边角废料的回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对收集的边角废料进行热处理，然后进行破碎；S2：按照设定的尺寸对破碎后的边角废料进行粉碎；S3：利用化学气相沉积对粉碎后的边角废料进行碳沉积，得到初始料；S4：按照尺寸大小将所述初始料分筛成A类物料、B类物料、C类物料和D类物料，尺寸不符合要求的再次进行所述粉碎和化学气相沉积，直至尺寸属于四类物料中的一类；A类物料，粉状物料；B类物料，1～3mm纤维状物料；C类物料，3～5mm纤维状物料；D类物料，5～10mm纤维状物料；S5：将A类物料、B类物料、C类物料、D类物料、固态热固性酚醛树脂和沥青按比例混合，搅拌均匀，得到混合物料；S6：对所述混合物料进行造粒，得到颗粒料；S7：将所述颗粒料平铺到模具内，热压固化；S8：将固化脱模后的工件带模具进行碳化处理；S9：对碳化后的工件依次进行浸渍、固化、碳化和烧结，得到碳/碳复合材料。2.如权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，在步骤S1中，所述热处理具体为：第一阶段：室温升温至1200℃，时间10h；第二阶段：1200℃升温至1800℃，时间12h；第三阶段，1800℃下保温3～5h。3.如权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，在步骤S3中，所述碳沉积的载气为丙烷与氮气的混合气、丙烯与氮气的混合气、天然气与氮气的混合气中的一种。4.如权利要求1或3所述的回收利用方法，其特征在于，所述碳沉积的沉积温度为980～1050℃，沉积时间为80...

【专利技术属性】
技术研发人员：李猛，伍盼阳，殷勇，陈斌，
申请(专利权)人：湖南金创新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：