[发明专利]一种高效回收碳纤维的方法

说明书

本发明公开了一种高效回收碳纤维的方法，所述方法包括以下步骤：S1、将废弃的碳纤维复合材料置于微波腔室中，在惰性气体气氛中利用微波加热进行热解反应，得到表面有残碳残留的半成品碳纤维；S2、将半成品碳纤维置于微波腔室中，在有氧气氛中利用微波加热进行残碳氧化，得到无残碳残留的碳纤维。本发明大大降低了碳纤维的表面残碳量，提高了碳纤维的表面含氧量，能够保持良好的机械性能。

技术领域

本发明涉及纤维复合材料技术领域，特别是涉及一种高效回收碳纤维的方法。

背景技术

现有技术中碳纤维复合材料回收碳纤维包括流化床法、热解法和溶剂法等，其中：

流化床法，利用热空气将树脂氧化溶解，并且再反应器中纤维会与沙子产生摩擦，其会使纤维长度变短，表面收到伤害，机械性能下降。且流化床回收只能用来回收长度较短的纤维，长纤维会因为在设备中扰动而缠在一起，无法分离，进而导致实验设备损坏；

热解法，在惰性气体环境中对废弃的碳纤维复合材料进行加热，获得可以直接再利用的回收碳纤维，工艺简单易操作，但是产物残碳残留严重；

溶剂法，利用化学溶剂溶解碳纤维复合材料基体树脂，所获得的回收碳纤维几乎没有树脂残留，但是该方法需要针对不同的树脂基体使用特定种类的溶剂，而且通常在高温高压环境下进行，成本高且强酸，有机溶剂等易对环境产生污染。

除了上述三种传统的回收方法外，现有技术中还公开了通过微波实现碳纤维的回收方法，微波加热可解决传统热解法中加热不均、效率低的问题。如公开号为CN105199139A的中国专利公开了一种碳纤维复合材料回收方法，其在微波炉中填充有惰性气体，碳纤维复合材料在微波炉内发生降解反应得到固态的碳纤维回收物；公开号为CN104262675A的中国专利公开了一种碳纤维复合材料回收碳纤维的方法，其在保护气氛(惰性气体或惰性气体与氧气的混合气体)中，对碳纤维复合材料进行辐照加热处理，使碳纤维复合材料在微波炉内发生降解反应，获得固态产物即为回收后的碳纤维；公开号为CN107216480A的中国专利公开了一种低温微波高效处理碳纤维复合材料回收碳纤维的方法，其在氧气或含氧混合气体中馈入微波使树脂有机物在低温下发生氧化燃烧，实现碳纤维的回收。

但CN105199139A和CN104262675A中通过微波热解法回收的碳纤维表面含碳量较高、含氧量较低，CN107216480A中树脂降解产生的残碳无法去除，回收碳纤维粘结严重，由此影响了碳纤维的机械性能。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种高效回收碳纤维的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效回收碳纤维的方法，该方法所回收得到的碳纤维具有效率高、表面残碳量低、表面含氧量高的优点。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种高效回收碳纤维的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、将废弃的碳纤维复合材料置于微波腔室中，在惰性气体气氛中利用微波加热进行热解反应，得到表面有残碳残留的半成品碳纤维；

S2、将半成品碳纤维置于微波腔室中，在有氧气氛中利用微波加热进行残碳氧化，得到无残碳残留的碳纤维。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中热解反应的反应温度为300℃-600℃，反应时间为1min-60min。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中残碳氧化的反应温度为100℃-600℃，反应时间为1min-60min。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中热解反应还包括：

向微波腔室通入惰性气体5min-10min，排空微波腔室中原有的空气。