用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法与流程

本申请属于风电叶片材料，尤其涉及一种用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法。

背景技术：

1、发展风电等可再生的清洁能源资源，有助于显著减少空气和水污染，促进环境可持续发展。针对平价时代下风电行业的成本压力，风电行业通过不断增加风电叶片长度，扩大风电机组单机容量，实现度电成本的降低。

2、由于碳纤维具有质量轻、高强度的特点，通常被制备成碳纤维拉挤板，用于制作风电叶片的主梁部件，以保证满足超大型风电叶片的设计载荷。在满足刚度和强度的前提下，碳纤维比玻璃钢叶片的质量轻25％～30％。碳纤维拉挤板通常是由热固性树脂和碳纤维纱线经拉挤工艺制造而成。在碳纤维拉挤板和主梁的制造过程中会产生大量的废弃碳纤维拉挤板材料。而碳纤维拉挤板中的热固性树脂由于其异常的化学稳定性，导致碳纤维拉挤板的降解回收异常困难，大量堆积的废弃板材会给环境带来巨大影响。此外，碳纤维拉挤板中的碳纤维价格昂贵，碳纤维拉挤板的不断废弃也造成了碳纤维资源的浪费。

3、现有技术中已公开了通过温和醇解溶解环氧热固性材料的方法，和通过良好的溶剂辅助和小分子参与的交换反应回收环氧热固性树脂和复合材料的方法，以及对酸酐固化环氧树脂的回收和分解的双单体再利用方法，但与拉挤树脂类似结构的酸酐固化环氧树脂复合材料的降解温度均超过50℃，能耗较大。且使用复杂的机械研磨的预处理方法，对回收的碳纤维尺寸影响较大，限制了碳纤维回收的再利用价值。相比于现有技术中使用的自制碳纤维复合材料，商用碳纤维拉挤板的树脂固化程度更高、复合材料孔隙率更小，高效降解难度更大。因此，亟需开发一种低温、简便的从碳纤维拉挤板等复合材料中回收碳纤维和树脂的方法。

技术实现思路

1、本申请的实施例提供一种用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，能够在较低的回收温度下从碳纤维复合材料中高效的回收碳纤维。

2、第一方面，本申请提供一种用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，包括：

3、使用第一溶剂对碳纤维复合材料进行溶胀预处理，以使碳纤维复合材料的树脂溶胀，得到预处理复合材料；

4、使用无机碱和/或有机碱以及有机胺配制的催化溶液对预处理复合材料的树脂进行降解处理，回收得到碳纤维。

5、根据本申请第一方面的实施例，第一溶剂选自二氯甲烷、二甲基亚砜、n，n-二甲基甲酰胺、丙酮、乙酸或其组合。

6、根据本申请第一方面的实施例，碳纤维复合材料的质量和第一溶剂的体积比为1：(1～50)。

7、根据本申请第一方面的实施例，使用第一溶剂对碳纤维复合材料进行溶胀预处理，包括：

8、将碳纤维复合材料置于第一溶剂中进行溶胀预处理，溶胀预处理时间为12小时～300小时。

9、根据本申请第一方面的实施例，无机碱选自碱金属的氢氧化物。

10、根据本申请第一方面的实施例，无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或其组合。

11、根据本申请第一方面的实施例，有机碱选自锂、钠、钾的烷基化合物。

12、根据本申请第一方面的实施例，有机碱选自丁基锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾或其组合。

13、根据本申请第一方面的实施例，有机胺选自2-氨基乙醇、亚氨基二乙醇、水合肼、丙二胺、丁二胺、二乙烯三胺、三亚乙基四胺或其组合。

14、根据本申请第一方面的实施例，无机碱和/或有机碱的质量与有机胺的体积比为1：(1～100)。

15、根据本申请第一方面的实施例，使用催化溶液对预处理复合材料的树脂进行降解处理，包括：

16、将预处理复合材料浸没于催化溶液中在50℃～140℃下进行降解处理，得到降解液；

17、对降解液进行分离处理，使降解液中的碳纤维和包含被降解的树脂的混合液分离，回收得到碳纤维。

18、本申请实施例的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，基于第一溶剂对碳纤维复合材料进行溶胀预处理，以及使用无机碱和/或有机碱与有机胺配制的催化溶液对经溶胀预处理的预处理复合材料的树脂进行降解的方法，可以降低碳纤维的回收温度，提升同温度下单位时间内树脂的降解效率，实现高效回收碳纤维与树脂。

技术特征：

1.一种用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，所述第一溶剂选自二氯甲烷、二甲基亚砜、n，n-二甲基甲酰胺、丙酮、乙酸或其组合。

3.根据权利要求1所述的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，所述碳纤维复合材料的质量和第一溶剂的体积比为1：(1～50)。

4.根据权利要求1所述的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，所述使用所述第一溶剂对所述碳纤维复合材料进行溶胀预处理，包括：

5.根据权利要求1所述的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，所述无机碱选自碱金属的氢氧化物，和/或

6.根据权利要求5所述的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或其组合。

7.根据权利要求5所述的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，所述有机碱选自丁基锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾或其组合。

8.根据权利要求1所述的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，所述有机胺选自2-氨基乙醇、亚氨基二乙醇、水合肼、丙二胺、丁二胺、二乙烯三胺、三亚乙基四胺或其组合。

9.根据权利要求1所述的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，所述催化溶液中，所述无机碱和/或有机碱的质量与所述有机胺的体积比为1：(1～100)。

10.根据权利要求1所述的用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，其特征在于，所述使用催化溶液对预处理复合材料的树脂进行降解处理，包括：

技术总结
本申请公开了一种用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，包括：使用第一溶剂对碳纤维复合材料进行溶胀预处理，以使碳纤维复合材料的树脂溶胀，得到预处理复合材料；使用无机碱和/或有机碱以及有机胺配制的催化溶液对预处理复合材料的树脂进行降解处理，回收得到碳纤维。本申请实施例用于回收碳纤维复合材料中碳纤维的方法，基于第一溶剂对碳纤维复合材料进行溶胀预处理，以及使用无机碱和/或有机碱与有机胺配制的催化溶液对经溶胀预处理的预处理复合材料的树脂进行降解的方法，可以降低碳纤维的回收温度，提升相同温度下单位时间内树脂的降解效率，实现从废弃的碳纤维复合材料中高效的回收碳纤维。

技术研发人员：李成良,王宝龙,鲁晓锋,宋秋香,崔骁鹏,牟书香
受保护的技术使用者：中材科技风电叶片股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/21