[发明专利]利用碳纤维编织物废料制备碳/碳保温材料的方法

说明书

本发明涉及利用碳纤维编织物废料制备碳/碳保温材料的方法，该方法将碳纤维编织物废料经除胶、裁切、混料、成型、热固处理、碳化处理、石墨化处理等步骤制成高性能的碳/碳保温材料，实现了碳纤维编织物废料的回收再利用，带来了良好的环保效益和经济效益。

技术领域

本发明涉及碳纤维废料的回收利用技术领域，具体涉及利用碳纤维编织物废料制备碳/碳保温材料的方法。

背景技术

碳纤维作为一种质轻高强的高性能材料，被广泛应用于航空航天、汽车、高温设备、光伏等行业。随着国家对环保的重视，各行各业均体现出了减重的需求，碳纤维需求量也逐年大幅增加。碳纤维的大幅使用，不可避免的会产生大量的边角料，这些边角料对环境造成巨大的压力，同时，如果只是简单处理，不加以回收利用，也会造成大量的资源浪费，与目前倡导的节约型节能型经济精神相悖。

目前，碳纤维回收工艺的开发主要集中在碳纤维复合材料方向，包括高温分解法、催化分解法、流化床分解法、超临界分解法等，而对碳纤维编织物的回收利用报道甚少。发明专利CN107083020A公开了一种碳纤维及其制品的回收再利用的方法，涉及到了碳纤维织物的回收再利用，将碳纤维织物边角料的碳纤维丝拉出，得到碳纤维废丝，切断开松后，通过气纤分离储绵仓及梳理机制得单纤网层，再重新铺层、针刺、收卷得到再生碳纤维毡，该技术可以实现碳纤维织物边角料的回收再利用，但工艺复杂，且最终产品为碳纤维毡，附加值不高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明设计了一种工艺简单实用、最终产品附加值高的利用碳纤维编织物废料制备高性能碳/碳保温材料的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)除胶，在惰性气体或真空环境下对碳纤维编织物废料进行高温碳化处理；

(2)裁切，将除胶后的碳纤维编织物废料置于裁切机上进行裁切，裁切成长度为0.5～20mm的碳纤维碎料；

(3)混料，按照碳纤维碎料：树脂：纯水＝5～10:3～10：1000的质量比进行混合，高速搅拌，使混料分散均匀，无团聚现象为止；

(4)成型，将混料导入成型模具，真空抽滤成型；

(5)对成型后的制品经热压固化、碳化处理、石墨化处理，得到高性能碳/碳保温材料。

进一步的，所述步骤(1)中中高温碳化处理的温度为750℃～1500℃，升温速率为200℃±100℃/h,保温时间4～6h。

进一步的，所述步骤(2)中裁切的方法为先将除胶后的碳纤维编织物废料平铺于料盘内，将料盘至于裁切机的运输平台上并固定其位置，打开运输开关，根据所需的纤维碎料的长度调整运输平台的运行速度，然后打开切刀开关，进行首次裁切；首次裁切完成后取下料盘，变换料盘的放置方向，变换后的方向与刚才的方向正交，然后重复首次裁切的过程，裁切完成后打开负压收集系统，收集切完的碳纤维碎料。采用负压过滤收集短纤，可有效防止碳纤维四处飞扬，既保证了操作人员的人身安全，又减少了环境污染。

进一步的，所述步骤(3)中采用弧形片模式的旋片桨叶进行搅拌，搅拌转速为100-1000r/min。弧形片模式的桨叶能够更好地分散碳纤维。

进一步的，所述步骤(3)还包括将按质量比称好的三种物质各平均分为三份分别进行混合，混合时先将碳纤维碎料加入到纯水中搅拌直至纤维无团聚存在，再加入树脂搅拌3分钟。

进一步的，所述步骤(4)中的模具有效尺寸为长1600mm、宽1600mm、高1500mm，模具的底面均布φ5mm的孔，内平铺一层孔径0.25mm的腈纶布，模具的底部连接真空泵。

进一步的，所述树脂为粉末状酚醛树脂。