纤维从纤维增强聚合物的路易斯碱介导回收专利检索-回收纤维纤维纤维类专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

纤维从纤维增强聚合物的路易斯碱介导回收

阅读：1016发布：2020-05-29

IPRDB可以提供纤维从纤维增强聚合物的路易斯碱介导回收专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及纤维从纤维增强聚合物的路易斯碱介导回收。具体地，公开了用于从纤维增强聚合物回收纤维的方法和设备，其中，将纤维增强聚合物与路易斯碱接触达足以允许聚合物的至少部分解聚的时间。，下面是纤维从纤维增强聚合物的路易斯碱介导回收专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：使纤维增强聚合物与反应器皿(10)中的已熔化路易斯碱接触，其中，所述路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

所述纤维增强聚合物被容纳在容器(12)中，其中，所述容器(12)悬挂在所述器皿中，包括多个孔眼(13)，并且被构造为在所述反应器皿(10)内旋转；

使所述容器(12)在与已熔化路易斯碱接触的同时旋转达足以使所述纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述容器(12)每0.1-10秒沿交替的第一方向和第二方向旋转。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括以下步骤：从所述反应器皿(10)去除所述游离纤维。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括以下步骤：清洁所述游离纤维，其中，该清洁在大于所述路易斯碱的熔点的温度下执行。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述清洁包括洗涤团，以产生游离纤维，其中，该洗涤包括用气体洗涤所述团，或者用如下溶剂洗涤所述团，其中，所述路易斯碱和已解聚的聚合物树脂中的每一种能溶于该溶剂中。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述清洁包括：通过使所述团自旋、通过挤压所述团或其组合，来从所述团去除游离纤维。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述已熔化路易斯碱的温度在大约150℃至

360℃之间。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述接触在惰性气氛下进行。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述反应器皿(10)装配有冷凝器(30)，该冷凝器(30)被维持在足以将液态路易斯碱返回到所述反应器皿(10)的温度下。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述反应器皿(10)装配有温度控制系统。

11.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括以下步骤：通过用如下液体在超过所述路易斯碱的熔点的温度下洗涤所述游离纤维来清洁所述游离纤维，其中，所述路易斯碱和已解聚的聚合物树脂中的每一种能溶于该液体中。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述反应器皿(10)装配有惰性气体源，并且所述惰性气体源被构造为在所述反应器皿(10)中产生该惰性气体的正压。

13.根据权利要求6所述的方法，其中，所述反应器皿(10)装配有冷凝器(30)，该冷凝器(30)具有反应器皿端和远端，其中，所述远端流体联接到惰性气体源，并且该惰性气体源被构造为在所述反应器皿(10)中产生该惰性气体的正压。

14.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括以下步骤：调节所述惰性气体源，以在所述反应器皿(10)中产生大约5托即0.1psi至大约1000托即20psi的压力。

15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纤维增强聚合物包括环氧粘结剂。

16.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述路易斯碱是三苯基膦、三苯基氧化膦、三苯基硫化膦、三丁基氧化膦、三(2-乙基己基)氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、三辛基氧化膦、三乙基氧化膦、二苯基氧化膦、甲基二苯基氧化膦、或其混合物。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述路易斯碱是三苯基氧化膦。

18.一种反应器皿(10)，该反应器皿(10)包括：

纤维容器(12)，该纤维容器(12)与所述反应器皿(10)相邻，其中，所述容器(12)包括多个孔眼(13)，并且被构造为悬挂在所述反应器皿(10)内并在所述反应器皿(10)内旋转且相对于所述器皿垂直移动。

19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述反应器皿(10)还包括冷凝器(30)，该冷凝器(30)装配有用于加热所述冷凝器(30)内的气体的系统。

20.根据权利要求18所述的设备，其中，所述反应器皿(10)装配有流体联接到惰性气体源的冷凝器(30)，并且所述惰性气体源被构造为在所述反应器皿(10)中产生该惰性气体的正压。

说明书全文

纤维从纤维增强聚合物的路易斯碱介导回收

技术领域

[0001] 本公开涉及使用路易斯碱(Lewis base)来从纤维增强聚合物回收纤维的方法和设备。

背景技术

[0002] 纤维增强聚合物(FRP)广泛用于创建在航空航天、汽车、船只、体育用品以及土木/结构工程应用等中使用的结构元件和零件。FRP是具有高强度重量比的坚固、重量轻的材料。FRP通常通过组合纤维和未固化的粘结聚合物并且然后固化粘结聚合物来形成。FRP的一些非限制性示例包括碳纤维增强聚合物和玻璃纤维增强聚合物。

[0003] FRP的广泛使用导致了废物处理问题和对FRP回收的需求。已经使用破坏聚合物基质的三种一般回收方法：机械回收、热回收以及化学回收。机械FRP回收使用机械方法(诸如研磨)来将大FRP片转化成小片和颗粒，这最终产生富含树脂的粉末和非常小的纤维。机械回收的问题在于，聚合物无法与纤维分离，并且无法控制纤维长度。因此，所回收的纤维价值不大。

[0004] 热FRP回收通常需要在非常高的温度下在受控氧环境中热解FRP，以燃烧聚合物并留下可回收的纤维。因为热解需要非常高的温度，所以所回收的纤维在回收过程期间经常被削弱和烧焦。

[0005] 化学回收或者通过经由需要超临界或近超临界压力的过程使聚合物基质解聚(depolymerizing)，或者通过在大气压力下使用离子液体，来将所回收FRP的聚合物部分转化成低聚物或单体。在超临界压力下，化学回收昂贵且危险。另外，能够解聚FRP的离子液体昂贵且易于通过氧化和离子化降解。

[0006] 预计从飞机退役和印刷电路板处理进入废物流的FRP量将增加。另外，如果可以以有用的量和长度回收诸如碳纤维的FRP纤维组分，则其价值可能非常高。

[0007] 特定类型的FRP是碳纤维增强聚合物(CFRP)。CFRP越来越普遍，并且具有许多不同的应用。需要有效且高效的回收方法，特别是回收碳纤维-可以说是CFRP中最昂贵的组分。理想地，完整地回收并清洁碳纤维，因此它们可以再次用于再制造中。因此，需要开发回收碳纤维的改进方法。

[0008] 以公布的美国专利申请No.2018/0086639A1公开了使用路易斯碱(Lewis base)来解聚纤维增强聚合物，以允许回收纤维。该公开演示了以较小规模(即，采用5g路易斯碱的批次)将路易斯碱用于解聚纤维增强聚合物。该公开包含使用三苯基膦(TPP)、三苯基氧化膦(TPPO)以及三苯基硫化膦(TPPS)的解聚的示例。

发明内容

[0009] 本公开提供了对在所公布的美国专利申请No.2018/0086639A1中公开的方法的几个改进。这些改进允许以比在所公布的美国专利申请No.2018/0086639A1中演示的更大的规模(即，商业或制造规模)使用路易斯碱从纤维增强聚合物回收纤维。本文公开的用于从纤维增强聚合物(FRP)回收纤维的方法和改进可以单独或组合使用。

[0010] 在一个方面中，本公开提供了从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0011] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱接触，其中，

[0012] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0013] 纤维增强聚合物被容纳在容器中，其中，容器悬挂在器皿中，并且包括多个孔眼，并且被构造为在器皿内旋转；以及

[0014] 使容器在与已熔化路易斯碱接触的同时旋转足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维。

[0015] 在相关方面中，本公开了提供了用于进行纤维增强聚合物的解聚的设备。设备包括反应器皿，该反应器皿包括：

[0016] 纤维容器，即，适于保持纤维或FRP的容器，该纤维容器与器皿相邻，

[0017] 其中，容器包括多个孔眼，并且被构造为悬挂在器皿内并在器皿内旋转且相对于器皿垂直移动。

[0018] 在另一个方面中，本公开提供了从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，方法包括以下步骤：

[0019] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生包含游离纤维、已解聚的聚合物树脂以及路易斯碱的团，其中，路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；

[0020] 可选地从浴液去除团；以及

[0021] 清洁游离纤维，其中，清洁在大于路易斯碱的熔点的温度下执行。

[0022] 在另一个方面中，本公开提供了从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0023] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维，其中，

[0024] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0025] 反应器皿装配有冷凝器，该冷凝器被维持在足以将液态路易斯碱冷凝并返回到反应器皿的温度下；

[0026] 可选地从反应器皿去除游离纤维。

[0027] 在另一个方面中，本公开了提供了用于在装配有冷凝器的反应器皿中进行纤维增强聚合物的解聚的设备。

[0028] 在又一个方面中，本公开提供了从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0029] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维，其中，

[0030] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0031] 反应器皿装配有温度监测系统和温度控制系统；

[0032] 可选地从浴液去除游离纤维。

[0033] 在另一个方面中，本公开提供了从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0034] 使纤维增强聚合物与已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维，其中，路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；

[0035] 可选地从浴液去除游离纤维；以及

[0036] 清洁游离纤维，其中，清洁通过用用于已解聚的聚合物树脂的溶剂洗涤游离纤维来执行。

[0037] 在又一个方面中，本公开提供了从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0038] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维，其中，

[0039] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0040] 反应器皿装配有惰性气体源，并且惰性气体源被构造为在不扫除来自反应器皿的路易斯碱的蒸汽的情况下在反应器皿中产生惰性气体的正压；以及

[0041] 可选地从浴液去除游离纤维。

[0042] 在另一个方面中，本公开提供了用于从路易斯碱和已解聚的纤维增强聚合物粘结剂的混合物分离具有超过大约150℃的熔点的路易斯碱的方法，方法包括以下步骤：

[0043] 在第一溶剂中溶解路易斯碱和已解聚粘结剂的混合物，以形成路易斯碱/已解聚粘结剂溶液；

[0044] 向溶液添加路易斯碱和已解聚粘结剂具有不同溶解度的第二溶剂，并且允许已解聚粘结剂从溶液沉淀；

[0045] 从已沉淀树脂分离路易斯碱。

[0046] 由此，本公开提供了用于过程的以下方面的改进方法和设备，这些过程用于使用路易斯碱或其组合至少解聚聚合物的一部分并释放纤维，来从纤维增强聚合物材料回收纤维：

[0047] 样品处理；

[0048] 控制路易斯浴液蒸汽；

[0049] 避免氧化或易燃条件；

[0050] 处理期间的搅拌；

[0051] 过程监测；

[0052] 减少在游离碳纤维中保持的浴液的量；

[0053] 洗涤游离的碳纤维；以及

[0054] 从所用的路易斯碱分离已分解的塑料树脂，以回收已分解的树脂并使所用的浴液恢复活力。

附图说明

[0055] 图1是纤维容器设置在反应器皿内的、本公开的设备的半分解图。

[0056] 图1A是适于保持纤维和/或FRP的容器的立体图。

[0057] 图2是反应器皿装配有冷凝器的、本公开的设备的半分解图。

[0058] 图3是被切碎并适于用于所公开的回收过程中的碳纤维增强聚合物的片的照片。

[0059] 图4是示出了在本公开的容器内的碳纤维增强聚合物的片的照片。

[0060] 图5是包含碳纤维增强聚合物的片的笼的顶视图。

[0061] 图6是一片1cm x1cm x32层的CFRP(左侧)和根据本文公开的过程回收的碳纤维(右侧)的照片。

[0062] 图7A是如在示例3中描述的洗涤的碳纤维的低放大率扫描电子显微镜图像。

[0063] 图7B是如在示例3中描述的洗涤的碳纤维的高放大率扫描电子显微镜图像。

[0064] 图8是示出了所用TPPO的提纯的红外光谱。

具体实施方式

[0065] 如上面注释的，本公开提供了从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0066] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱接触，其中，

[0067] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0068] 纤维增强聚合物被容纳在容器中，其中，容器悬挂在器皿中，并且包括多个孔眼，并且被构造为在器皿内旋转；以及

[0069] 使容器在与已熔化路易斯碱接触的同时旋转足，以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维。

[0070] 在一些实施方式中，聚合物被解聚到足以产生大致没有聚合物的纤维的程度。在特定实施方式中，聚合物被解聚到足以产生在清洁之后大致没有聚合物的纤维的程度。在特定实施方式中，聚合物被解聚到足以产生包含少于大约5重量％或少于大约4重量％或少于大约3重量％或少于大约2重量％或少于大约1重量％或少于大约0.1重量％或少于大约0.01重量％或少于大约0.001重量％聚合物的纤维产物的程度。

[0071] 在一些实施方式中，由本文描述的解聚释放的纤维被清洁到足以产生大致没有聚合物树脂(即，聚合物解聚的产物)的纤维的程度。在特定实施方式中，聚合物被解聚到足以产生在清洁之后大致没有聚合物树脂的纤维的程度。在特定实施方式中，聚合物被清洁到足以产生包含少于大约5重量％或少于大约4重量％或少于大约3重量％或少于大约2重量％或少于大约1重量％或少于大约0.1重量％或少于大约0.01重量％或少于大约0.001重量％聚合物树脂的纤维产物的程度。

[0072] 在特定实施方式中，本公开了提供了一种用于进行纤维增强聚合物的解聚的设备。该设备包括反应器皿，该反应器皿包括容器，该容器适于保持纤维或FRP，且与器皿相邻。该容器包括多个孔眼，并且被构造为悬挂在器皿内并在器皿内旋转且相对于器皿垂直移动。

[0073] 在特定实施方式中，该容器被定位在反应器皿内，被构造为在器皿内旋转，并且连接到能够使容器旋转的马达。在特定实施方式中，到马达的连接和马达被构造为允许按需降低容器，以将容器沉浸到已熔化路易斯碱中，并且在完成解聚之后的适当时间升高容器，以从已熔化路易斯碱去除容器及其内容物。

[0074] 在特定实施方式中，马达被构造为使容器在已熔化路易斯碱内沿交替的向上和向下方向移动。这种向下和向下的移动可以用于，超过通过旋转容器产生的混合，向孔眼的容器内的材料给予另外的混合。

[0075] 在特定实施方式中，器皿装配有冷凝器。冷凝器优选地装配有将冷凝器加热至超过周围温度的适当温度的系统。在使用期间，冷凝器被加热至足以使路易斯碱的蒸汽冷凝成液态形式的、超过路易斯碱的熔点的温度。

[0076] 图1中描绘了一种适于执行从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法的设备。图1是装配有对于从纤维增强聚合物回收纤维有用的各种零件和装置的反应器皿的分解图。

[0077] 参照图1，反应器皿10包括下部10a和盖10b。虽然玻璃圆底烧瓶在图1中被示出为反应器皿10，但本公开可设想其他构造和材料。由此，反应器皿10可以具有适于进行解聚的任意尺寸和形状，并且可以由玻璃或其他合适的材料(例如，不锈钢)制成。

[0078] 盖10b设置有端口16、18、27、28以及29，这些端口用于将其他设备连接到器皿或者将装置插入到器皿中。盖10b在接缝70处可去除地附接到下部10a。当附接到下部10a时，盖10b为器皿提供气密密封。

[0079] 在操作之前，用适当量的路易斯碱来填充反应器皿10，并且将盖10b贴附到下部10b，以将下部10a密封到盖10b。

[0080] 端口29通常在盖10b的中心，并且被构造为接收轴22穿过的轴套26。轴套26、轴22以及端口29在反应器的操作期间形成密封。

[0081] 在操作之前，用FRP片填充容器12。FRP片可以通过将更大的FRP片段切碎或用于产生FRP片的任意其他方法来获得。首选的FRP是碳纤维增强聚合物。其他首选的FRP是环氧基FRP，诸如碳纤维增强环氧聚合物和玻璃纤维材料。在特定实施方式中，环氧基聚合物是基于胺的环氧树脂。图3示出了在便士(硬币)旁边以表示片的尺寸的已切碎CFRP的片。

[0082] 要解聚的FRP的量取决于期望的反应时间、反应温度以及将嵌合在反应器皿内的FRP容器的尺寸。对于使用例如6kg路易斯碱和大约1400克的FRP装载的解聚反应(这需要适当定尺为在器皿10内使用的纤维/FRP容器12)，合适的反应器皿10是12L圆底反应器。当反应器是圆底烧瓶时，该尺寸为要在密封反应器之后和在加热并熔化路易斯碱的同时悬挂的容器12提供足够的顶部空间(即，在反应器中在路易斯碱上方的空间)。

[0083] 轴22在第一端处附接到容器12和马达24。容器12在本文还被称为纤维容器或FRP容器。如本文使用的，术语“纤维容器”和“FRP容器”同义，并且指适于保持FRP或从FRP释放的纤维的容器。容器12包括允许液体进入容器和从容器排出的多个孔眼。在特定方面中，容器12遍及其表面均匀孔眼。在特定实施方式中，容器12是笼。

[0084] 马达24在操作上连接到控制器25，并且被构造为使轴22旋转，并且允许轴22垂直降低和升高。在一个实施方式中，马达24是能够使轴22并因此使容器12沿一个方向或另一个方向(即，顺时针或逆时针)旋转的马达。在其他实施方式中，马达24是能够使轴22并因此使容器12沿交替方向旋转的可逆马达。在本文的方法的特定实施方式中，轴22和容器12每0.1-10秒沿交替的第一和第二方向旋转。在本文的方法的特定实施方式中，轴22和笼12沿各方向旋转一圈的大约四分之一、一半或四分之三。在另一个实施方式中，轴22和笼12沿各方向旋转一圈、一圈半或多圈。在特定实施方式中，轴22和笼12每两(2)秒沿各方向旋转一圈的大约四分之三。

[0085] 合适可逆马达24的示例是卡夫勒莫(Caframo)型号BDC2010。

[0086] 图1A示出了用于在本文用作容器12的示例合适容器。如图1A所示，容器12可以具有顶部12a、底部12b以及侧壁12c。容器12还具有孔眼13。容器12可以具有相同高度、长度以及宽度尺寸或不同尺寸。因此，容器12可以是柱体、立方体、球体或任意其他形状。在特定实施方式中，容器12是柱形。

[0087] 容器12中的孔眼可以是适于允许液体流到容器中和保持FRP和纤维的任意形状。由此，孔眼可以是圆形、矩形或不规则形状的，或者可以是狭缝。

[0088] 在特定实施方式中，容器12是笼。如本文使用的，笼是具有框架和丝网或筛外壁的围护结构。在一些实施方式中，容器12是如下笼，其中，笼的一些壁或侧面无孔，并且其他壁或侧面孔眼。在一些实施方式中，容器12装配有门，该门允许FRP填充到容器中和去除作为FRP解聚的结果而释放的纤维。在特定实施方式中，容器12是具有可完全去除的盖或具有在盖、侧面或底部中的门的篮。

[0089] 容器12可以由能够承受在解聚反应期间存在的温度和反应条件的任意材料制成。合适材料的示例包括不锈钢和铜。合适的容器被构造为不仅包含FRP的片，还包含在产生游离纤维的反应期间由粘结剂的解聚产生的纤维，这些游离纤维在尺寸上变化，但可以在大约1mm至大约100mm或更多的范围内。使用本文公开的设备和过程回收的纤维的示例具有从大约4mm到大约6mm的长度。由此，筛或网中的开口的尺寸将足以在解聚之后保持纤维。合适的网口尺寸在从大约1mm到大约15mm的范围内。

[0090] 容器12允许将FRP供给到已熔化的路易斯碱，在解聚之后排出已熔化路易斯碱，并且从反应器皿简单取回在解聚期间释放的纤维。如图1所示，容器12(这里被示出为没有FRP)可以被保持在浴液上方，直到达到期望浴液温度为止。当达到期望温度时，可以将容器12降低(浸)到浴液中，以开始解聚反应。在反应之后，可以升高容器12，以通过从游离碳纤维排出浴液来停止反应。这启用可控反应时间。

[0091] 如所指出的，轴套26允许轴22的旋转和垂直移动这两者。由此，除了二维地旋转容器之外，还可以较快速地升降轴22，以向系统添加另外的混合。

[0092] 反应器皿10被供有热源。该热源在图1中被描绘为设置在器皿10下方的加热罩60。在特定实施方式中，器皿可以嵌合有另外的加热装置，例如，促进器皿加热的加热垫或线圈。在特定实施方式中，热电偶62设置在加热罩60与器皿10之间，以提供温度测量和对系统的控制。另选地，当例如反应器皿是不锈钢反应器时，可以将热源内置到器皿壁中，作为夹套。在这种器皿中，可以设置温度控制系统，诸如下面描述的温度控制系统，作为器皿的标准部件。

[0093] 在一些实施方式中，器皿10还可以在端口16处设置有惰性气体源。端口16可选地连接到阀14，该阀14连接到合适惰性气体(例如，氮气、氩气或氦气)的源15。惰性气体用于吹扫系统的不期望的气体，并且在产生的反应混合物上方生成惰性气体的覆盖层。图1所示的系统的吹扫通过以下方式来实现：借助端口16提供惰性气体，并且允许惰性气体经由端口28和通风管74离开。在特定实施方式中，通风可以受阀76控制。通风管74可以通风到大气或合适的废物捕捉或收集系统。

[0094] 反应器皿10可以装配有测量并控制已熔化路易斯碱(即，浴液)的温度的装置，优选地为热电偶。由此，在特定实施方式中，反应器皿10装配有热电偶20，该热电偶例如可以借助端口18插入到浴液中。

[0095] 温度监测和控制还可以经由所采取的、容器12内的混合物的温度测量来实现。图1中描绘了合适设置的一个示例，图1示出了热电偶26借助端口27插入到容器12中。如图所示，热电偶26插入到容器12中，使得它将在容器12中的FRP片之间。在一个实施方式中，热电偶26用软玻璃纤维织带(如与金属护套相对)隔离，这使得织带能够在旋转轴22和容器12时缠绕在轴22周围。该缠绕允许容器12在热电偶线不变得缠结的情况下前后旋转。

[0096] 在反应之前，借助可去除盖或门将FRP的片放置到容器12中。在适当点处，容器12连接到轴22和马达24。将路易斯碱作为固体添加到反应器皿下部10a，并且将盖10b定位在下部10a上方并锁定到下部10a。如果期望，则插入热电偶。借助端口16发起惰性气体流，并且向器皿施加热量。一旦达到期望反应温度以产生已熔化路易斯碱的浴液，则将容器12降低到浴液中。在图1中，反应器皿10包含已熔化路易斯碱50。

[0097] 适于解聚反应的FRP与路易斯碱的比将取决于各种要求和条件变化。在特定情况下，从大约5-60分钟(更优选地为大约15-45分钟，并且更优选地为大约20-25分钟)的解聚反应时间是期望的。以大约0.05至0.1(优选地为大约0.07)的重量FRP:TPPO比在大约350℃的温度下将TPPO用作路易斯碱，允许大约15-30分钟(优选地为20分钟)的可接受反应时间。

[0098] 允许解聚一直进行到所有聚合物粘结剂被解聚为止。这可以以几种方式(例如，由试错法)来确定。一旦已经确定用于特定尺寸批量的反应时间和其他条件，则可以简单且在不使用温度监测和控制的情况下进行将来的反应。

[0099] 当反应完成时，可以停止加热，并且通过升高轴12从浴液去除容器12。

[0100] 此时，容器12包含已熔化路易斯碱、已解聚聚合物粘结剂以及纤维的团或块。允许已熔化路易斯碱从容器12和纤维排出。接着是纤维的清洁。

[0101] 图2示出了用于反应设备的另选构造。在图2中，反应器皿10装配有代替通风管74的冷凝器30。

[0102] 冷凝器30冷凝受热的路易斯碱，并且防止浴液材料从反应系统逸出。冷凝器30在以下温度下操作，该温度足以将路易斯碱冷凝成液体并将路易斯碱维持在液体形式，使得它在冷凝器中不固化，相反返回到反应器皿10的下部10a。由此，冷凝器30被维持在足以将液态路易斯碱冷凝并返回到反应器皿的温度下。将冷凝器30加热至超过路易斯碱的熔点且低于其沸点的温度。冷凝器30的加热可以以几种方式来实现。例如，可以经由入口32和出口34向冷凝器30供给受热液体，例如，二甲基甲酰胺(沸点：153℃)、1-壬醇(沸点：214℃，熔点：-6℃)、或1-癸醇(沸点：230℃，熔点：6℃)。液体优选地将为环境温度下的液体和要操作冷凝器的温度下的液体。

[0103] 另选地，冷凝器30可以使用加热垫或加热带(未示出)来加热。

[0104] 如图2所示，出口34还嵌合有监测并控制冷凝器的温度的热电偶46。该热电偶可以放置在入口32内，或缠绕在冷凝器周围的加热带(未示出)之下。

[0105] 在特定实施方式中，冷凝器30在其远端处嵌合有t形气体接头36，该接头36经由供给管路40连接到惰性气体源并连接到通风管路42。在特定实施方式中，通风管路42连接到压力释放阀或起泡器(例如，水泡器)。可以使用合适的废物捕捉或废物收集系统收集来自系统的气体排放。

[0106] 在其他实施方式中，冷凝器30简单地嵌合有通风管路(可选地借助阀)，该通风管路直接连接到合适的废物捕捉或废物收集系统，以捕捉由反应产生的有毒材料。

[0107] 在加热之前，借助盖10b上的入口16吹扫反应器皿10。此时，供给管线40关闭；没有气体经由管线40供给。因此，气体经由通风管路42流过反应器，并向上且流出回流冷凝器。在加热和反应期间，惰性气体流从吹扫切换到通过冷凝器30的出口(顶部)流动并流出通风口42的“排气”。流动被控制为，在反应系统内部产生轻微正压，而不产生将扫除路易斯碱的蒸汽或反应产物解聚产物的气体流。

[0108] 在特定实施方式中，惰性气体源将在反应器皿中产生大约5托(0.1psi)至大约1000托(20psi)的压力。在特定实施方式中，例如，当反应器皿是装有6kg路易斯碱的12L圆底烧瓶时，大约250ml至大约5L/分钟或大约1至大约3L/分钟或大约1.5至2L/分钟的内部气体的流量足以产生期望的压力。

[0109] 在不受特定理论限制的情况下，相信更高的温度使得解聚反应以更快的速率进行。由此，当路易斯碱是具有大约360℃的沸点的TPPO时，相信期望360℃或稍低于360℃的温度。

[0110] 在特定实施方式中，反应器皿10是：能够包含以多达大约50psi的提高压力进行的解聚反应的压力器皿。相信在提高的温度和压力这两者下进行反应将使得解聚以甚至更快的速率进行。

[0111] 在特定实施方式中，在解聚反应期间，将路易斯碱加热至大约150℃至360℃之间的温度，并且将其维持在该温度下。

[0112] 在解聚和从路易斯碱浴液去除之后，清洁纤维。清洁可以在冷却之前或之后对团进行。本文的清洁意指，游离纤维与路易斯碱和聚合物解聚的任意产物(聚合物树脂)分离。

[0113] 在特定实施方式中，清洁在大于路易斯碱的熔点的温度下进行。

[0114] 在一个实施方式中，清洁包括洗涤团(mass)，以产生游离纤维，其中，洗涤包括用气体洗涤团，或者用溶剂洗涤团，路易斯碱和已解聚的聚合物树脂中的每一种可溶于该溶剂中。用于洗涤团以从游离纤维消除路易斯碱和解聚聚合物树脂的合适溶剂的示例是丙酮、2-丁酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、二氯甲烷、二恶烷、甲基叔丁基醚、二异丙基醚、甲苯、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、DMF、1-壬醇、1-癸醇及其混合物。用于洗涤团以回收清洁纤维的合适溶剂系统的示例是乙酸乙酯/丙酮、丙酮/甲醇、丙酮/乙醇、丙酮/丙醇、2-丁酮/甲醇、2-丁酮/乙醇以及丙酮/异丙醇混合物。用于洗涤团以回收清洁纤维的合适溶剂系统的其他示例包括1：1v/v丙酮/甲醇、2：1v/v丙酮/甲醇、3：1v/v丙酮/甲醇、4：1v/v丙酮/甲醇、5：1v/v丙酮/甲醇、6：1v/v丙酮/甲醇、7：1v/v丙酮/甲醇、8：1v/v丙酮/甲醇、9：1v/v丙酮/甲醇、以及10：1v/v丙酮/甲醇。用于洗涤团以回收清洁纤维的合适溶剂系统的又一些示例包括1：1v/v 2-丁酮/甲醇、2：1v/v 2-丁酮/甲醇、3：1v/v 2-丁酮/甲醇、4：1v/v 2-丁酮/甲醇、5：1v/v 2-丁酮/甲醇、6：1v/v 2-丁酮/甲醇、7：1v/v 2-丁酮/甲醇、8：1v/v 2-丁酮/甲醇、9：1v/v 2-丁酮/甲醇、以及10：1v/v 2-丁酮/甲醇。用于洗涤团以回收清洁纤维的合适溶剂系统的又一些示例包括1：1v/v 2-丁酮/乙醇、2：1v/v 2-丁酮/乙醇、3：1v/v 2-丁酮/乙醇、4：1v/v 2-丁酮/乙醇、5：1v/v 2-丁酮/乙醇、6：1v/v 2-丁酮/乙醇、7：1v/v 2-丁酮/乙醇、8：1v/v 2-丁酮/乙醇、9：1v/v 2-丁酮/乙醇、以及10：1v/v 2-丁酮/乙醇。用于洗涤团以回收清洁纤维的合适溶剂系统的其他示例包括1：1v/v丙酮/乙醇、2：1v/v丙酮/乙醇、3：1v/v丙酮/乙醇、4：1v/v丙酮/乙醇、5：1v/v丙酮/乙醇、6：1v/v丙酮/乙醇、7：1v/v丙酮/乙醇、8：1v/v丙酮/乙醇、9：1v/v丙酮/乙醇、以及10：1v/v丙酮/乙醇。并且，用于洗涤团以回收清洁纤维的合适溶剂系统的其他示例包括1：1v/v丙酮/乙酸乙酯、2：1v/v丙酮/乙酸乙酯、3：1v/v丙酮/乙酸乙酯、4：1v/v丙酮/乙酸乙酯、5：1v/v丙酮/乙酸乙酯、6：1v/v丙酮/乙酸乙酯、7：1v/v丙酮/乙酸乙酯、8：1v/v丙酮/乙酸乙酯、9：1v/v丙酮/乙酸乙酯、以及10：
1v/v丙酮/乙酸乙酯。用于洗涤团以回收清洁纤维的合适溶剂系统的又一些示例包括1：1v/v乙酸乙酯/甲醇、2：1v/v乙酸乙酯/甲醇、3：1v/v乙酸乙酯/甲醇、4：1v/v乙酸乙酯/甲醇、5：
1v/v乙酸乙酯/甲醇、6：1v/v乙酸乙酯/甲醇、7：1v/v乙酸乙酯/甲醇、8：1v/v乙酸乙酯/甲醇、9：1v/v乙酸乙酯/甲醇、以及10：1v/v乙酸乙酯/甲醇。

[0115] 洗涤可以通过在支撑在例如筛或过滤器上的同时在团上方简单地倾倒溶剂来进行。洗涤还可以通过可选地在压力下喷射团来进行(压力洗涤)，以从纤维去除路易斯碱和已解聚的聚合物树脂。洗涤可以用热溶剂来完成，例如，在超过路易斯碱的熔点的温度下(如果在环境压力下进行，则溶剂也必须是该温度的液体)。用于团的热洗涤的溶剂的示例包括二甲基甲酰胺(沸点：153℃)、1-壬醇(沸点：214℃，熔点：-6℃)、1-癸醇(沸点：230℃，熔点：6℃)、以及六甲基磷酰胺(沸点：233℃)。

[0116] 在另一个实施方式中，纤维团的洗涤可以通过在纤维块处和上方吹气体(优选地为加压气体)来进行，以去除保持在块中的路易斯碱。在特定实施方式中，气体是惰性气体，诸如氮气、氩气或氦气。在其他实施方式中，加热气体。受热的气体可以是氮气、氩气或氦气。

[0117] 可选地，与惰性气体清洁同时或在其之后，可以使用加压水或蒸汽来进一步清洁纤维。

[0118] 另选地，清洁包括通过使团自旋、通过挤压团或其组合来从团去除游离纤维。自旋可以使用操作温度下的受热自旋干燥机(spin dryer)来进行，该温度将路易斯碱至少软化至由离心力从纤维团或块去除其至少部分。优选地，自旋将在路易斯碱是液态的温度(例如，对于TPPO为大约150-155℃)下进行。自旋应以足以去除液态材料但低至足以避免损坏松散纤维的自旋速率来进行。自旋干燥机从包括弗吉尼亚州鹰岩的加拉工业有限公司(Gala Industries,Inc.)的各种源商购。

[0119] 还可以通过挤压块来完成从团去除路易斯碱和其它解聚产物。由此，可以在足以从纤维挤出液体的压力下在一对受热板(例如，铝板)之间挤压包含TPPO、已解聚聚合物以及碳纤维的热团。优选地，挤压过程在提高的温度下进行，通常在路易斯碱和其它非纤维产物至少柔软的温度进行，并且优选地为在这些产物是液态的温度下进行。在TPPO的情况下，合适的温度为大约超过大约125℃、或超过大约150℃。在特定实施方式中，板中的一个可以具有开口，借助该开口，液体产物被迫产生具有很少或没有残留TPPO和解聚聚合物的纤维。

[0120] 在特定实施方式中，清洁游离纤维将包括洗涤、自旋干燥以及挤压的组合。这些清洁过程可以对热团进行或在冷却后进行。清洁还可以在加热用于清洁纤维的任意溶剂和设备的同时进行。另选地，清洁可以在环境温度下进行。

[0121] 在本文的特定实施方式中，纤维增强聚合物包括碳纤维。在其他实施方式中，纤维增强聚合物是碳纤维增强聚合物。

[0122] 在特定实施方式中，纤维增强聚合物包括环氧粘结剂。在其他实施方式中，环氧粘结剂是基于胺的环氧粘结剂。

[0123] 适于用于本公开的方法中的路易斯碱具有超过大约35℃的熔点。在特定实施方式中，路易斯碱具有超过大约85℃的熔点；在其他实施方式中，路易斯碱具有超过大约125℃的熔点；在另一些实施方式中，路易斯碱具有超过大约150℃的熔点。已公布的美国专利申请No.2018/0086639A1中描述了在本文公开的所有方法中有用的合适路易斯碱的示例。在特定实施方式中，路易斯碱是三苯基膦、三苯基氧化膦、三苯基硫化膦、三丁基氧化膦、三(2-乙基己基)氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、三辛基氧化膦、三乙基氧化膦、二苯基氧化膦、甲基二苯基氧化膦、或其混合物。

[0124] 在特定实施方式中，路易斯碱是三苯基膦、三苯基氧化膦、三苯基硫化膦、三丁基氧化膦、三(2-乙基己基)氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、三辛基氧化膦、三乙基氧化膦、二苯基氧化膦、甲基二苯基氧化膦、或其混合物。

[0125] 在其他实施方式中，路易斯碱是三苯基膦、三苯基氧化膦或三苯基硫化膦。在另一些实施方式中，路易斯碱是三苯基氧化膦。

[0126] 三苯基氧化膦浴液可以使用多次；在特定实施方式中，在浴液将变得不可用之前，可以解聚至少多达每克TPPO 0.3克CFRP、或至少多达每克TPPO 0.5克CFRP、或多达每克TPPO 1克CFRP。然而，此时，将需要更换所用TPPO浴液或恢复其能力。所用浴液可以通过去除已解聚/已分解聚合物材料来恢复能力；TPPO在解聚期间不化学劣化。

[0127] 本公开提供了执行该分离的过程；该过程涉及1)将要分离的混合物溶解在合适的溶剂中，然后2)添加第二溶剂(即，抗溶剂)，该第二溶剂可完全与第一溶剂混合，但要提纯的材料不能溶于该第二溶剂中。用于恢复包含已分解CFRP树脂的所用TPPO浴液的能力的过程采用TPPO和已分解树脂这两者溶解的第一溶剂。第二或抗溶剂被选择为，使得抗溶剂的添加使得TPPO和已分解树脂这两者沉淀，但在抗溶剂的添加期间以不同速率或在不同时间沉淀。因此，这些溶剂被选择为，使得在这些沉淀期间，TPPO和已分解树脂相物理地分离；通常，已分解树脂在抗溶剂的添加期间首先沉淀。已分解树脂在反应器皿的底部处形成层，而TPPO悬浮在溶剂混合物中。TPPO的悬液可以从包含已分解树脂的容器轻轻倒出，随后通过过滤分离。

[0128] 由此，本公开还提供了用于从路易斯碱和已解聚的纤维增强聚合物粘结剂的混合物分离具有超过大约150℃的熔点的路易斯碱的方法，该方法包括以下步骤：

[0129] 在第一溶剂中溶解路易斯碱和已解聚粘结剂的混合物，以形成路易斯碱/已解聚粘结剂溶液；

[0130] 向溶液添加路易斯碱和已解聚粘结剂具有不同溶解度的第二溶剂，并且允许已解聚粘结剂从溶液沉淀；

[0131] 从已沉淀树脂分离路易斯碱。

[0132] 虽然这些分离过程可以应用于任意路易斯碱，但实际上对于路易斯碱是三苯基膦、三苯基氧化膦或三苯基硫化膦的使用特别有用。在这些分离方法的特定实施方式中，路易斯碱是三苯基氧化膦(TPPO)。

[0133] 在该分离过程的特定实施方式中，第一溶剂是丙酮、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、二级丁醇或其混合物。

[0134] 在该分离过程的其他实施方式中，第二溶剂是水。

[0135] 在特定实施方式中，分离在大约20℃的温度与第一溶剂的沸点之间进行。

[0136] 在其他实施方式中，已解聚纤维增强聚合物粘结剂是已解聚环氧粘结剂。在另一些实施方式中，已解聚环氧粘结剂是基于胺的环氧粘结剂。

[0137] 在商业或制造环境中，效率需求将需要使用最小材料和能量输入，且在可以满足成本目标的最短时间内进行本文公开的过程。由此，使热量输入和诸如路易斯碱和洗涤溶剂的材料的使用最小化是期望的。和使所用材料的量最小化的需要保持平衡的是，尽可能快速地从FRP产生游离纤维的需要。本文公开的过程和设备可以通过例如改变路易斯碱的量或清洁所用溶剂来方便并适当地调节，以实现产生特定期望质量的游离纤维的可接受总过程时间。

[0138] 示例

[0139] 示例1：解聚

[0140] 在该示例中，12L圆底烧瓶用作容纳6Kg路易斯碱(三苯基氧化膦)的反应器。该烧瓶被容纳在覆盖下半部分的已嵌合加热罩和上半部分上的热夹套中。

[0141] 在该示例中使用的纤维增强聚合物是CFRP片。这些片是多层的(被估计为16-32层)，不规则形状的，并且在它们最长的尺寸上在从大约10mm至大约100mm的范围内。

[0142] CFRP片放置到FRP容器中，这里为柱形丝网篮(wire mesh basket)(参见图4和图5)，该容器稍后插入到反应器中。篮壁由丝网形成，在丝网中，开口(孔眼)具有适于在解聚期间和之后保持纤维的尺寸。篮设置有丝网筛盖，在该示例中，该盖在仅超过已经放置到篮中的CFRP片的水平接线到篮；这防止CFRP片或碳纤维中的任意一个在沉浸在浴液中或在解聚期间浮出篮。孔眼容器(即，被覆盖的篮)是包含CFRP片并保持在解聚期间释放的纤维的笼。

[0143] FRP容器连接到穿过在反应器顶部处的轴套的轴。轴与轴套协作，以在仍然在反应器上维持密封的同时允许FRP容器的平移和旋转运动。

[0144] 将三苯基氧化膦(TPPO)用作路易斯碱的解聚在已熔化TPPO被维持在大约350℃(即，比TPPO的沸点(大约～360℃)低大约10℃)的温度下的情况下进行。反应器除了回流冷凝器之外密封，以避免TPPO在过程期间的损失。该冷凝器缠绕有连接到可调变压器的加热带，并且在反应期间被加热至大约200℃，这使得任意蒸发的TPPO冷凝回液体并排回到反应器中。

[0145] 解聚反应在惰性气氛(在该示例中为氮气的覆盖层)下进行。在加热之前，借助盖上的入口吹扫反应器。在该示例中，回流冷凝器在其顶部处装配有t形出口，该出口经由一个臂连接到惰性气氛源并经由另一个臂连接到水泡器。在加热和反应期间，氮气流从吹扫切换到流过附接到冷凝器和起泡器的t形出口的“排气”。

[0146] FRP容器连接到型号BDC2010可逆混合器(卡夫勒莫，Caframo)，使得笼可以自动旋转。马达可以以可逆或正常模式使用。正常模式允许FRP与已熔化路易斯碱的混合。除了混合FRP和已熔化路易斯碱之外，可逆模式还允许将热电偶插入到FRP容器中，以监测容器内的路易斯碱的温度。混合器是“穿透的”，这允许在不重新定位混合器的情况下降低和升高轴和笼。可逆马达还可以是使轴旋转并同时使轴相对于烧瓶以上下运动来移动的马达。

[0147] 用监测四个热电偶的记录(数据记录)热电偶仪表来完成解聚反应的控制和特征化。

[0148] 一个热电偶位于加热罩上，在罩与烧瓶之间。在该示例中使用的热电偶采用两个控制器，因为加热罩具有两个单独的加热器。第二热电偶插入到浴液中。第三热电偶插入到FRP容器中并在CFRP片之间。该热电偶用软玻璃棉织带(如与金属护套相反)来隔离，这使得热电偶缠绕在篮的轴周围几次。该缠绕允许篮在不缠结热电偶的情况下前后旋转。第四热电偶被定位为测量冷凝器温度；在该示例中，它插入回流冷凝器的加热带下方。

[0149] FRP容器填充有CFRP片(大约400g)，并且移动到装有大约6kg固态TPPO的反应器中。含有CFRP片的FRP容器在TPPO被加热至大约350℃(400℃的罩温度给予大约350℃的浴液温度)以形成已熔化TPPO的浴液的同时保持在TPPO上方。冷凝器被加热至大约200℃。当浴液温度稳定保持在大约350℃时发起解聚反应，此时，将篮降低(浸)到已熔化TPPO的浴液中。在沉浸到已熔化TPPO之前，FRP容器的内部为大约270℃。在沉浸到已熔化TPPO浴液中时，FRP容器内部的温度从大约270℃快速升至大约350℃。此时，开始可逆混合，并且将FRP容器前后旋转大约20分钟。混合器被设置为以允许轴/笼的大约3/4(四分之三)圈的速度每2秒反转方向。在大约20分钟之后，停止混合，并且从浴液升高FRP容器。允许将TPPO从松散的碳纤维排到浴液中。纤维在FRP容器的底部处形成密集的团或块。可以允许整个系统(在FRP容器中容纳的浴液和团)冷却至室温，或者可以在仍然热的同时从反应器去除FRP容器和团，以便清洁纤维。如果FRP容器留在反应器中直到冷却为止，则当方便时从反应器去除它，随后从FRP容器去除团。

[0150] 如在该示例中描述的解聚之后的TPPO的排出形成团，该团具有大约每克纤维1.35g TPPO的比的TPPO和纤维。

[0151] 示例2：纤维挤压

[0152] 在足以从纤维挤出液体的压力下在一对受热板(例如，铝板)之间挤压包含TPPO、已解聚聚合物以及碳纤维的热团。所保持TPPO的量被减少大约20％，即，从1.38gTPPO/g纤维降至1.09g TPPO/g纤维.

[0153] 示例3：纤维自旋

[0154] 使用离心干燥机来干燥包含TPPO、已解聚聚合物以及碳纤维的热团，该干燥剂加热来从纤维去除TPPO和已解聚聚合物。将团热地添加到干燥器篮，将篮放置到干燥器中，并且启动干燥器，以发起加热和离心(自旋)干燥。干燥一直进行到TPPO和已解聚聚合物的量达到期望水平为止。

[0155] 示例3：纤维洗涤

[0156] 在如示例2中描述的挤出以减少TPPO含量之后，从块分离已固化纤维块的两部分(分别为10.8g和131.5g)。然后通过将样品放置在能够捕捉洗涤溶剂的器皿(例如，桶)中的筛上使用加压溶剂洗涤来进行洗涤。溶剂从商业消费者手动泵送的压力洗涤器供给。使用在大约1.75巴(大约25psi)与大约7巴(大约100psi)之间的压力。洗涤器的示例是从麦克马斯特(McMaster-Carr)商购的、3.5加仑环氧涂布的钢槽手动泵喷头。

[0157] 10.8g的部分在3分钟内用6加仑溶剂(6：1v/v丙酮/甲醇)(2加仑/分钟)洗涤。已固化块快速分解，并且在大约3分钟内以薄层展开在筛上。在干燥之后，获得6.8g的碳纤维。如图7A和图7B所示，这些纤维凭感觉和凭SEM非常清洁。

[0158] 挤出纤维块形式的131.5g部分使用压力洗涤器和相同丙酮/甲醇溶剂来洗涤。手动转动并梳理该块，以露出已固化的TPPO的大块。在使用16加仑溶剂洗涤8分钟之后，获得75g的清洁纤维(如由SEM分析示出的)。

[0159] 将溶剂回收到在10.8g样品和131.5g样品中可行的程度，这导致使用总共大约7加仑溶剂。

[0160] 示例4：索氏(Soxhlet)提取纤维清洁

[0161] 使用索氏提取器来洗涤120g的纤维块并产生清洁纤维。溶剂是6：1v/v丙酮/甲醇。向装配有提取器和热源的圆底烧瓶添加大约2200ml的溶剂。发起提取，并且在几小时后，产生清洁后的纤维。

[0162] 示例5：无溶剂纤维清洁

[0163] 在从热(超过TPPO的熔点)的TPPO浴液去除纤维块之后，在纤维块处和上方吹加压惰性气体(例如，氮气)，以去除在块中保持的TPPO。

[0164] 可选地，与惰性气体清洁同时或在其之后，使用加压水或蒸汽来进一步清洁纤维。

[0165] 示例6：已分解树脂从所用TPPO浴液的丙酮/水分离

[0166] 将所用TPPO(包含TPPO和已解聚聚合物树脂)(0.51g)溶解在3.1g丙酮中。添加水，这使得TPPO和已分解树脂单独沉淀。添加大约6g水引起树脂到在器皿底部上的层中的合并。TPPO作为乳状悬液保持在溶液中。悬液可以流出，并且TPPO通过过滤、离心或蒸发来回收。

[0167] 从6kg解聚浴液获得的所用TPPO(10.4g)用于该示例。浴液用于解聚几批CFRP(大约1920g的CFRP)；由此，浴液用于解聚大约0.32g CFRP/g TPPO。将所用TPPO溶解在59.1g的丙酮中，然后添加123.5g的水，以使TPPO和已分解树脂沉淀。使悬浮的TPPO流出并离心，以回收6.2g的TPPO。来自离心的上层清液仍然包含悬浮的TPPO，并且由蒸发回收另一个1.8g。回收总共8g TPPO。所包含的树脂的量为近似1g。

[0168] 示例7：所回收TPPO的分析

[0169] 使用红外(IR)光谱学和元素分析来分析在示例6中回收的TPPO(所回收TPPO)。图8中示出了所用和所回收TPPO的IR光谱，蓝迹线(两条线中整体在上方，在峰值两端处于上方的迹线)表示所用TPPO，并且红迹线(两条线中整体在下方，在峰值两端处于下方的迹线)表示所回收TPPO。两个光谱已经减去基线，并且在1485cm-1处正规化到峰值，这是TPPO的特性。1502cm-1和1514cm-1处的峰值是已分解(已解聚)树脂的特性。用于所回收TPPO与所用TPPO的树脂峰值的比为0.20(对于1513.9cm-1)和0.11(对于1502.3cm-1)。由此，图8示出了丙酮/水分离过程引起已分解树脂含量的5x至10x减少。

[0170] 示例8：已分解树脂从所用TPPO浴液的丙酮/水分离

[0171] 将纯TPPO(1g)溶解在被加热至大约60℃的大约2g的丙酮中。将水(总共11g)缓慢添加到丙酮/TPPO溶液，首先使得混合物变得浑浊，凭借另外的水，在器皿底部处分离液相，并且凭借仍然更多的水，TPPO沉淀。

[0172] 本公开还包括可以或可以不要求保护的以下例示性的、非穷尽的、列举示例：

[0173] 示例1.一种从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0174] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱接触，其中，

[0175] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0176] 纤维增强聚合物被容纳在容器(即，适于保持纤维或FRP的容器)中，其中，容器悬挂在器皿中，并且包括多个孔眼，并且被构造为在器皿内旋转；

[0177] 使容器在与已熔化路易斯碱接触的同时旋转足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维；以及

[0178] 可选地从反应器皿去除游离纤维。

[0179] 示例2.根据示例1的方法，其中，容器每0.1-10秒沿交替的第一和第二方向旋转。

[0180] 示例3.根据示例1或2的方法，还包括以下步骤：清洁游离纤维，其中，清洁在大于路易斯碱的熔点的温度下执行。

[0181] 示例4.根据示例1-3中任意一项的方法，其中，清洁包括洗涤团，以产生游离纤维，其中，洗涤包括用气体洗涤团，或者用溶剂洗涤团，路易斯碱和已解聚的聚合物树脂中的每一种可溶于该溶剂中。

[0182] 示例5.根据示例1-4中任意一项的方法，其中，清洁包括通过自旋干燥团、通过挤压团或其组合来从团去除游离纤维。

[0183] 示例6.根据示例1-5中任意一项的方法，其中，已熔化路易斯碱的温度在大约150℃至360℃之间。

[0184] 示例7.根据示例1-6中任意一项的方法，其中，接触在惰性气氛下进行。

[0185] 示例8.根据示例1-7中任意一项的方法，其中，反应器皿装配有冷凝器，该冷凝器被维持在足以将液态路易斯碱冷凝并返回到反应器皿的温度下。

[0186] 示例9.根据示例1-8中任意一项的方法，其中，纤维增强聚合物被容纳在容器中，该容器设置在反应器皿中，并且被构造为在反应器皿内旋转并在器皿内并相对于器皿垂直移动。

[0187] 示例10.根据示例1-9中任意一项的方法，还包括以下步骤：使容器沿交替的第一和第二方向旋转。

[0188] 示例11.根据示例1-10中任意一项的方法，其中，反应器皿装配有温度监测和控制系统。

[0189] 示例12.根据示例1-11中任意一项的方法，还包括以下步骤：通过用溶剂在超过路易斯碱的熔点的温度下洗涤游离纤维来清洁游离纤维，路易斯碱和已解聚的聚合物树脂中的每一种可溶于该液体中。

[0190] 示例13.根据示例1-12中任意一项的方法，其中，反应器皿装配有惰性气体源，并且惰性气体源适于在不扫除来自反应器皿的路易斯碱的蒸汽的情况下在反应器皿中产生惰性气体的正压。

[0191] 示例14.根据示例8的方法，其中，反应器皿装配有具有反应器皿端和远端的冷凝器，其中，远端流体联接到惰性气体源，并且惰性气体源适于在不扫除来自反应器皿的路易斯碱的蒸汽的情况下在反应器皿中产生惰性气体的正压。

[0192] 示例15.根据示例14的方法，还包括以下步骤：调节惰性气体源，以在反应器皿中产生大约5托(0.1psi)至大约1000托(20psi)的压力。

[0193] 示例16.根据示例1-15中任意一项的方法，其中，纤维增强聚合物包括碳纤维。

[0194] 示例17.根据示例1-16中任意一项的方法，其中，纤维增强聚合物包括环氧粘结剂。

[0195] 示例18.根据示例1-17中任意一项的方法，其中，环氧粘结剂是基于胺的环氧粘结剂。

[0196] 示例19.一种从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0197] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生包含游离纤维、已解聚的聚合物树脂以及路易斯碱的团，其中，路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；

[0198] 可选地从浴液去除团；以及

[0199] 清洁游离纤维，其中，清洁在大于路易斯碱的熔点的温度下执行。

[0200] 示例20.根据示例19的方法，其中，清洁包括洗涤团，以产生游离纤维，其中，洗涤包括用气体洗涤团，或者用溶剂洗涤团，路易斯碱和已解聚的聚合物树脂中的每一种可溶于该溶剂中。

[0201] 示例21.根据示例19-20中任意一项的方法，其中，清洁包括通过自旋干燥团、通过挤压团或其组合来从团去除游离纤维。

[0202] 示例22.一种从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0203] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维，其中，

[0204] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0205] 反应器皿装配有冷凝器，该冷凝器被维持在足以将液态路易斯碱冷凝并返回到反应器皿的温度下；

[0206] 可选地从反应器皿去除游离纤维。

[0207] 示例23.一种从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，该方法包括以下步骤：

[0208] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱接触，其中，

[0209] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0210] 纤维增强聚合物被容纳在容器中，该容器设置在反应器皿内，并且被构造为在器皿内旋转；

[0211] 使笼沿交替的第一和第二方向旋转足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维；以及

[0212] 可选地从反应器皿去除游离纤维。

[0213] 示例24.一种从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，方法包括以下步骤：

[0214] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维，其中，

[0215] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0216] 反应器皿装配有温度监测系统和温度控制系统；

[0217] 可选地从浴液去除游离纤维。

[0218] 示例25.根据示例24的方法，其中，纤维增强聚合物被容纳在笼中，该笼设置在反应器皿内并沉浸在浴液中，其中，笼适于在反应器皿内旋转。

[0219] 示例26.根据示例25的方法，其中，温度监测系统包括被定位在笼之外和已熔化路易斯碱的浴液内的热电偶。

[0220] 示例27.根据示例25的方法，其中，温度监测系统包括被定位在笼之内的热电偶。

[0221] 示例28.根据示例25的方法，其中，反应器皿嵌合有加热装置和被定位为监测加热装置的温度的热电偶。

[0222] 示例29.一种从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，方法包括以下步骤：

[0223] 使纤维增强聚合物与已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维，其中，路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；

[0224] 可选地从浴液去除游离纤维；以及

[0225] 清洁游离纤维，其中，清洁通过用用于已解聚的聚合物树脂的溶剂洗涤游离纤维来执行。

[0226] 示例30.一种从纤维增强聚合物回收游离纤维的方法，方法包括以下步骤：

[0227] 使纤维增强聚合物与反应器皿中的已熔化路易斯碱的浴液接触足以使纤维增强聚合物的一部分至少部分解聚的时间段，以产生游离纤维，其中，

[0228] 路易斯碱具有至少大约35℃的熔点；并且

[0229] 反应器皿装配有惰性气体源，并且惰性气体源适于在不扫除来自反应器皿的路易斯碱的蒸汽的情况下在反应器皿中产生惰性气体的正压；以及

[0230] 可选地从浴液去除游离纤维。

[0231] 示例31.根据示例1-30中任意一项的方法，其中，路易斯碱是三苯基膦、三苯基氧化膦、三苯基硫化膦、三丁基氧化膦、三(2-乙基己基)氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、三辛基氧化膦、三乙基氧化膦、二苯基氧化膦、甲基二苯基氧化膦、或其混合物。

[0232] 示例32.根据示例1-30中任意一项的方法，其中，路易斯碱是三苯基膦、三苯基氧化膦或三苯基硫化膦。

[0233] 示例33.根据示例1-30中任意一项的方法，其中，路易斯碱是三苯基氧化膦。

[0234] 示例34.一种用于从路易斯碱和已解聚的纤维增强聚合物粘结剂的混合物分离具有超过大约150℃的熔点的路易斯碱的方法，该方法包括以下步骤：

[0235] 在第一溶剂中溶解路易斯碱和已解聚粘结剂的混合物，以形成路易斯碱/已解聚粘结剂溶液；

[0236] 向溶液添加路易斯碱和已解聚粘结剂具有不同溶解度的第二溶剂，并且允许已解聚粘结剂从溶液沉淀；

[0237] 从已沉淀树脂分离路易斯碱。

[0238] 示例35.根据示例34的方法，其中，路易斯碱是三苯基氧化膦。

[0239] 示例36.根据示例34或35的方法，其中，第一溶剂是丙酮、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、二级丁醇或其混合物。

[0240] 示例37.根据示例34-36中任意一项的方法，其中，第二溶剂是水。

[0241] 示例38.根据示例34-37中任意一项的方法，其中，分离在大约20℃的温度与第一溶剂的沸点之间进行。

[0242] 示例39.根据示例34-38中任意一项的方法，其中，已解聚纤维增强聚合物粘结剂是已解聚环氧粘结剂。

[0243] 示例40.根据示例34-39中任意一项的方法，其中，已解聚环氧粘结剂是基于胺的环氧粘结剂。

[0244] 示例41.一种反应器皿，该反应器皿包括：

[0245] 纤维容器，该纤维容器与器皿相邻，其中，容器包括多个孔眼，并且被构造为悬挂在器皿内并在器皿内旋转且相对于器皿垂直移动。

[0246] 示例42.根据示例41的设备，其中，反应器皿还包括冷凝器，该冷凝器装配有用于加热冷凝器内的气体的系统。

[0247] 示例43.根据示例41或42的设备，其中，反应器皿装配有流体联接到惰性气体源的冷凝器，并且惰性气体源被构造为在反应器皿中产生惰性气体的正压。

标题	发布/更新时间	阅读量
碳纤维回收方法-专利编号CN110028698A	2020-05-12	420
纤维产品的回收-专利编号CN102209812B	2020-05-12	853
纤维产品的回收-专利编号CN102209812A	2020-05-13	93
立式纤维回收机-专利编号CN86104437A	2020-05-13	718
人造纤维素纤维的回收-专利编号CN107208325A	2020-05-13	526
碳纤维回收装置-专利编号CN110028697A	2020-05-12	621
碳纤维回收方法-专利编号CN109593231A	2020-05-11	881
纤维回收器-专利编号CN102787524B	2020-05-11	223
纤维回收系统-专利编号CN107675543A	2020-05-11	784
纤维回收器-专利编号CN102787524A	2020-05-11	1003

纤维从纤维增强聚合物的路易斯碱介导回收

纤维从纤维增强聚合物的路易斯碱介导回收

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式