[发明专利]胺类固化环氧树脂基碳纤维增强复合材料的常压溶剂回收方法

说明书

本发明涉及一种胺类固化环氧树脂基碳纤维增强复合材料的常压溶剂回收方法，采用单乙醇胺和氢氧化钾溶液体系降解碳纤维增强复合材料。冰乙酸作为反应溶剂，加入碱金属催化剂和磁力搅拌转子，恒温反应得到内部分层的CFRP，CFRP放入装有单乙醇胺溶剂，加入氢氧化钾，恒温反应后的固体产物和液体产物通过滤网进行分离，并收集固体产物，将收集到的固体产物用无水乙醇清洗数次，以去除固体产物表面的残余树脂基体和粘附的降解液等，随即用去离子水超声清洗2～3次，将清洗后的固体产物置于80℃左右的烘箱中烘12h。称取干燥后碳纤维丝产物，计算降解率。本发明反应时间短暂，反应温度低且回收效率高，所得的碳纤维表面形貌较好且性能保持较好。

技术领域

本发明属于废弃碳纤维增强树脂基复合材料回收再利用技术领域，涉及一种胺类固化环氧树脂基碳纤维增强复合材料的常压溶剂回收方法，利用常见的有机溶剂通过两步法对胺类固化环氧树脂基碳纤维增强复合材料进行回收。

背景技术

碳纤维增强热固性树脂基复合材料(CFRP)具有高强度和刚性，重量轻，热稳定性好等特点，是目前最先进的复合材料之一，广泛地应用到各行各业，从航空航天到汽车再到体育用品制造。

近年来，CFRP产量的增加同时也带来了其废弃物的大量增加，其废弃物因固化成型时形成三维交联网状结构，无法熔融或溶解，因此造成了严重的环境问题。针对CFRP废弃物的回收难的问题，国内外出台相关法律、法规引导开展热固性碳纤维增强复合材料的回收再利用研究，实现废弃物的资源化回收利用。

当前，化学回收包括超临界流体法和常压溶剂分解法。常压溶剂分解法是采用一些高沸点的溶剂并加入适当的催化剂可以使CFRP中的树脂基体在常压条件下降解为可溶性的物质，进而分离出高价值的碳纤维。针对胺类固化的环氧树脂基碳纤维增强复合材料，大都采用两步法来降解树脂基体，包括：先各类酸进行预处理再溶剂降解或先溶剂处理再微波辅助降解。例如，Pinglai Xu,等人研究了胺类固化环氧树脂基复合材料中树脂基体的在双氧水(H₂O₂₎和二甲基甲酰胺(DMF)的混合液中降解为树脂单体分子，具体步骤是：第一，在乙酸中对样品进行预处理(120℃/30min)，使其膨胀分层，得到更大的表面积。第二，将预处理后分层的样品放在烘箱里干燥(100℃/12h)。第三，将烘干后的样品放入H₂O₂和DMF的混合溶液里加热到120℃，恒温反应2h。此方法所得的碳纤维表面形貌较好且性能也相对良好，降解效率高达95％以上。然而，这个方法需要的时间比较长(14～15h)。相比之下，开发另一种两步法高效快速地回收employ 5015环氧树脂基(RTM成型工艺常用树脂基体)碳纤维增强复合材料的方法将具有很好的发展前景。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种胺类固化环氧树脂基碳纤维增强复合材料的常压溶剂回收方法，改进现有的常压溶剂分解法中存在的反应时间长的问题。

技术方案

一种胺类固化环氧树脂基碳纤维增强复合材料的常压溶剂回收方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：每3～4g重量的胺类固化环氧树脂基碳纤维增强复合材料CFRP与30ml冰乙酸混合，再加入碱金属催化剂和磁力磁子；

步骤2：升温至80～90℃，恒温反应30～40min，得到内部分层的CFRP；

步骤3：采用去离子水清洗数次放入烘箱100℃烘干2h，得到预处理的CFRP；

步骤4：将预处理后的CFRP加入到装有单乙醇胺MEA和氢氧化钾KOH混合溶液中升温至150～170℃，恒温反应90～100min；

所述混合溶液的氢氧化钾KOH为2.02～6.06g，单乙醇胺MEA为60ml；