一种两步热处理回收碳纤维的方法转让专利
申请号 : CN201611247334.4
文献号 : CN106750506B
文献日 : 2019-07-12
发明人 : 梅生伟 , 吴磊 , 张韶红 , 陈晓弢 , 薛小代 , 陈来军 , 司杨 , 卢强
申请人 : 青海大学 , 清华大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种两步热处理回收碳纤维的方法,其特征在于,包括预处理和精处理两个过程;
所述预处理过程为:将碳纤维复合材料加热至450℃~600℃,并保持3~4小时,然后冷却;
所述精处理过程为:将经过所述预处理的碳纤维复合材料加热至500℃~550℃,并保持2~3小时,然后冷却,最终得到的固态产物即为回收后的碳纤维。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预处理过程中的冷却为将所述碳纤维复合材料冷却至30~60℃。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述预处理过程中的冷却为将所述碳纤维复合材料自然降温。
4.根据权利要求1~3任一项所述的方法,其特征在于,所述预处理过程中加热时的升温速率为10~30℃/min;和/或,所述预处理过程中的加热方式为太阳光聚光加热、电加热、红外线辐射加热或介质换热中的任一种;和/或,所述预处理过程中的加热气氛为有氧气氛或无氧气氛。
5.根据权利要求1~3任一项所述的方法,其特征在于,所述预处理过程具体为:在常温常压空气的加热气氛下,采用太阳光聚光加热的加热方式,以25℃/min的升温速率,将碳纤维复合材料加热至500℃,并保持3.5小时,然后自然冷却至50℃。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述预处理过程具体为:在常温常压空气的加热气氛下,采用太阳光聚光加热的加热方式,以25℃/min的升温速率,将碳纤维复合材料加热至500℃,并保持3.5小时,然后自然冷却至50℃。
7.根据权利要求1~3、6任一项所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中的冷却为将所述碳纤维复合材料冷却至室温。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中的冷却为将所述碳纤维复合材料自然降温。
9.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中的冷却为将所述碳纤维复合材料冷却至室温。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中的冷却为将所述碳纤维复合材料自然降温。
11.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中的冷却为将所述碳纤维复合材料冷却至室温。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中的冷却为将所述碳纤维复合材料自然降温。
13.根据权利要求1~3、6、8~12任一项所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中加热时的升温速率为20~30℃/min;和/或,所述精处理过程中的加热方式为太阳光聚光加热、电加热、熔融盐加热或导热油加热中的任一种;和/或,所述精处理过程中的加热气氛为有氧气氛或无氧气氛。
14.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中加热时的升温速率为
20~30℃/min;和/或,所述精处理过程中的加热方式为太阳光聚光加热、电加热、熔融盐加热或导热油加热中的任一种;和/或,所述精处理过程中的加热气氛为有氧气氛或无氧气氛。
15.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中加热时的升温速率为
20~30℃/min;和/或,所述精处理过程中的加热方式为太阳光聚光加热、电加热、熔融盐加热或导热油加热中的任一种;和/或,所述精处理过程中的加热气氛为有氧气氛或无氧气氛。
16.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中加热时的升温速率为
20~30℃/min;和/或,所述精处理过程中的加热方式为太阳光聚光加热、电加热、熔融盐加热或导热油加热中的任一种;和/或,所述精处理过程中的加热气氛为有氧气氛或无氧气氛。
17.根据权利要求1~3、6、8~12、14~16任一项所述的方法,其特征在于,所述精处理过程具体为:在氦气的加热气氛下,采用电加热的加热方式,以25℃/min的升温速率,将经所述预处理后的碳纤维复合材料加热至550℃,并保持2.5小时,然后冷却至室温,即完成整个回收碳纤维的过程。
18.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述精处理过程具体为:在氦气的加热气氛下,采用电加热的加热方式,以25℃/min的升温速率,将经所述预处理后的碳纤维复合材料加热至550℃,并保持2.5小时,然后冷却至室温,即完成整个回收碳纤维的过程。
19.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述精处理过程具体为:在氦气的加热气氛下,采用电加热的加热方式,以25℃/min的升温速率,将经所述预处理后的碳纤维复合材料加热至550℃,并保持2.5小时,然后冷却至室温,即完成整个回收碳纤维的过程。
20.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述精处理过程具体为:在氦气的加热气氛下,采用电加热的加热方式,以25℃/min的升温速率,将经所述预处理后的碳纤维复合材料加热至550℃,并保持2.5小时,然后冷却至室温,即完成整个回收碳纤维的过程。
21.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述精处理过程具体为:在氦气的加热气氛下,采用电加热的加热方式,以25℃/min的升温速率,将经所述预处理后的碳纤维复合材料加热至550℃,并保持2.5小时,然后冷却至室温,即完成整个回收碳纤维的过程。
22.根据权利要求1~3、6、8~12、14~16、18~21任一项所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中,将经过所述预处理的碳纤维复合材料在进行所述加热前先进行机械切割。
23.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中,将经过所述预处理的碳纤维复合材料在进行所述加热前先进行机械切割。
24.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中,将经过所述预处理的碳纤维复合材料在进行所述加热前先进行机械切割。
25.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中,将经过所述预处理的碳纤维复合材料在进行所述加热前先进行机械切割。
26.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中,将经过所述预处理的碳纤维复合材料在进行所述加热前先进行机械切割。
27.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述精处理过程中,将经过所述预处理的碳纤维复合材料在进行所述加热前先进行机械切割。
28.根据权利要求1~3、6、8~12、14~16、18~21、23~27任一项所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的基体为热固性树脂。
29.根据权利要求28所述的方法,其特征在于,所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、脲醛树脂或呋喃树脂中的任一种。
30.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的基体为热固性树脂。
31.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的基体为热固性树脂。
32.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的基体为热固性树脂。
33.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的基体为热固性树脂。
34.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的基体为热固性树脂。
35.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的基体为热固性树脂。
36.根据权利要求30~35任一项所述的方法,其特征在于,所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、脲醛树脂或呋喃树脂中的任一种。
37.根据权利要求1~3、6、8~12、14~16、18~21、23~27、29~35任一项所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的形态为连续纤维、长纤维、短纤维、粉末纤维或碳纤维织物中的一种或多种。
38.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的形态为连续纤维、长纤维、短纤维、粉末纤维或碳纤维织物中的一种或多种。
39.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的形态为连续纤维、长纤维、短纤维、粉末纤维或碳纤维织物中的一种或多种。
40.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的形态为连续纤维、长纤维、短纤维、粉末纤维或碳纤维织物中的一种或多种。
41.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的形态为连续纤维、长纤维、短纤维、粉末纤维或碳纤维织物中的一种或多种。
42.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的形态为连续纤维、长纤维、短纤维、粉末纤维或碳纤维织物中的一种或多种。
43.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的形态为连续纤维、长纤维、短纤维、粉末纤维或碳纤维织物中的一种或多种。
44.根据权利要求28所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的形态为连续纤维、长纤维、短纤维、粉末纤维或碳纤维织物中的一种或多种。
45.根据权利要求36所述的方法,其特征在于,所述碳纤维复合材料的形态为连续纤维、长纤维、短纤维、粉末纤维或碳纤维织物中的一种或多种。