[发明专利]一种带有预处理方式的碳纤维增强树脂基复合材料回收方法

摘要

本发明公开了一种带有预处理方式的碳纤维增强树脂基复合材料回收方法，其特征在于行首先对碳纤维增强树脂基复合材料进行湿热处理、循环加速老化处理或水射流冲击处理，然后再进行超临界反应，即获得高性能碳纤维，实现碳纤维增强树脂基复合材料的回收。本发明方法中的湿热处理、循环加速老化处理致使材料的界面结构产生新孔隙和裂纹，树脂基体产生溶胀和增塑现象，树脂基体中孔隙尺寸增大，且有少量树脂基体从碳纤维中剥离；水射流冲击处理方式可降低材料的界面结合性能和预先破坏树脂基体结构，三种方式均可提高超临界流体在树脂基体中的质量扩散，加速树脂基体在超临界流体环境中的降解，提高碳纤维的回收效率。

主权项

一种带有预处理方式的碳纤维增强树脂基复合材料回收方法，其特征在于按如下步骤进行：步骤1、对碳纤维增强树脂基复合材料进行预处理将碳纤维增强树脂基复合材料通过砂轮切割或水射流切割处理成体积为35mm×35mm×2mm—60mm×60mm×3mm的小块，将切割后的碳纤维增强树脂基复合材料经过湿热处理、循环加速老化处理或水射流冲击处理，获得预处理碳纤维增强树脂基复合材料，将所述预处理碳纤维增强树脂基复合材料加入反应釜中；所述砂轮切割所用砂轮的磨料粒度为36#或46#、切削速度为30m/s‑40m/s；所述水射流切割是射流压力为350MPa的纯水射流切割或射流压力为150MPa‑200MPa的SiC磨料水射流切割；所述湿热处理是以5d‑7d为周期，将切割后的碳纤维增强树脂基复合材料在温度为70℃‑90℃的蒸馏水或去离子水中浸泡2～4个周期；所述循环加速老化处理的步骤为：步骤a、将切割后的碳纤维增强树脂基复合材料在温度为70℃‑90℃的蒸馏水中浸泡20h‑30h；步骤b、在温度为‑30℃～‑20℃的低温环境中处理50min‑100min，然后再放入温度为100℃‑120℃的高温环境中处理200min‑400min；重复步骤a和b 3～9次；所述水射流冲击处理是以射流压力为250MPa‑300MPa的纯水射流进行冲击处理；步骤2、配制复合液将催化剂加入到有机溶剂中并搅拌均匀，获得复合液，所述复合液中催化剂的浓度为6×10‑5～5×10‑4mol/mL；将所述复合液加入到所述反应釜中，在反应釜中所述预处理碳纤维增强树脂基复合材料的质量与复合液的体积的比例为0.05g/mL‑0.1g/mL；所述有机溶剂为正丙醇、异丙醇、甲醇、乙醇、正丁醇或异丁醇；所述催化剂为NaOH、KOH或CsOH；步骤3、进行超临界反应将反应釜内抽真空并加温加压至复合液中有机溶剂的超临界反应条件，使复合液变为超临界流体，维持超临界反应条件30min‑3h，使预处理碳纤维增强树脂基复合材料被分解为气体产物、液体产物和固体产物；步骤4、分离回收产物将反应釜中的气体产物和液体产物通过恒压降温进行分离，并收集固体产物，以丙酮为清洗液超声清洗固体产物20min‑50min，将清洗后的固体产物在温度为70℃‑90℃的环境下干燥3d‑7d，获得高性能碳纤维，实现碳纤维增强树脂基复合材料的回收。