[发明专利]一种碳纤维/双马树脂复合材料中碳纤维的回收方法

说明书

一种碳纤维/双马树脂复合材料中碳纤维的回收方法是配制金属硝酸盐和质子型溶剂组成的降解体系，将切割后的碳纤维/双马树脂复合材料完全浸入降解体系中降解，反应完成后冷却至室温，加入溶解剂溶解，过滤得到固体产物碳纤维和树脂降解产物溶液。本发明实现了碳纤维/双马树脂复合材料可控化学降解，100%回收碳纤维，且碳纤维单丝拉伸强度损失小于3%的优点。

技术领域

本发明属于高分子材料循环利用和资源化领域，具体涉及一种碳纤维/双马树脂复合材料的降解回收方法。

技术背景

双马来酰亚胺树脂(简称双马树脂，英文名称Bismaleimide resin, 英文简称BMI)是由聚酰亚胺树脂体系派生的另一类树脂体系，是以马来酰亚胺为活性端基的双官能团化合物，有与环氧树脂相近的流动性和可模塑性，可用与环氧树脂类同的一般方法进行加工成型，克服了环氧树脂耐热性相对较低的缺点，因此，近二十年得到迅速发展和广泛应用。双马来酰亚胺以其优异的耐热性、电绝缘性、透波性、耐辐射性，良好的力学性能和尺寸稳定性，成型工艺类似于环氧树脂等特点，被广泛应用于航空、航天、机械、电子等工业领域中，先进复合材料的树脂基体、耐高温绝缘材料和胶黏剂等。双马树脂单体结构中，C=C双键受邻位两个羰基的吸电子作用而成为贫电子键，因而易与二元胺、酰胺、酰肼、硫化氢、氰尿酸和多元酚等含活泼氢的化合物进行加成反应，它也可以同含不饱和双键的化合物、环氧树脂及其他结构双马树脂进行共聚反应，同时也能在催化剂或热作用下发生自聚反应。双马树脂的固化和后固化温度与其结构有很大的关系，一般双马树脂及其改性树脂的固化温度为200^oC－220^oC，后处理温度为230^oC－250^oC。双马树脂由于含有苯环、酰亚胺杂环及交联密度较高而使其固化物具有优良的耐热性，其Tg一般大于250 ^oC，使用温度为177 ^oC－232^oC左右。脂肪族双马树脂中乙二胺最稳定，随着亚甲基数目的增多起始分解温度(T_d)将下降。芳香族双马树脂的T_d一般都高于脂肪族双马树脂，其中2,4-二氨基苯类的T_d高于其他种类。其次，T_d与交联密度有着密切的关系，在一定范围内随着交联密度的增大而升高。双马树脂树脂的固化反应属于加成聚合反应，成型过程中无低分子副产物放出，且容易控制，固化物结构致密，缺陷少，因而，双马树脂固化物具有较高的强度和模量，其化学结构如图1所示。双马树脂固化物热分解过程是相当复杂的，对不同结构的双马树脂固化物其热分解过程也不相同，主要有以下几种形式。(1) 脂肪族双马树脂固化物的热分解一般发生在酰亚胺环间-R-链中的C-C链，其中主要是酰亚胺附近的C-C键。(2) 芳香族双马树脂固化物的热裂解不同于脂肪族双马树脂固化物，他们的起始降解反应是马来酰亚胺环的裂解。目前，废旧碳纤维/双马树脂复合材料的化学法降解回收尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种降解条件温和，不产生废弃物的碳纤维/双马树脂复合材料的降解回收方法。

本发明由于硝酸根在氢离子存在的情况下具有强氧化作用，利用硝酸盐和质子型溶剂协同催化，对废旧碳纤维/双马树脂复合材料固体选择性断裂双马树脂固化物的交联键，实现双马树脂的可控降解。回收双马树脂降解产物(氢化双马来酰亚胺单体)及固化剂，同时可回收双马树脂基复合材料里的碳纤维。

本发明具体的技术方案如下：

一种碳纤维/双马树脂复合材料中碳纤维的回收方法，包括以下步骤：