CN110524744A - 一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，包括以下步骤：S1、将废弃的碳纤维热塑性复合材料放入粉碎机内进行粉碎，粉碎后通过筛网进行筛选，将较大体积的碳纤维热塑性复合材料再次投入，直至其粉碎颗粒大小达到要求；S2、将粉碎后的颗粒废弃碳纤维热塑性复合材料投入清洗池内，添加清洁剂，通过搅拌对废弃的碳纤维热塑性复合材料进行清洁，继而通过清水再次冲洗，冲洗完毕后使用烘干机烘干。本发明采用多闭环回收碳纤维的方法制备了高性能的连续碳纤维，对碳纤维进行多次回收，不仅减少了废弃物的排放，而且降低了碳纤维复合材料的制备成本，提高了回收利用率，有利于环保。
Description
技术领域
本发明涉及材料回收技术领域，尤其涉及一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法。
背景技术
碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维所组成，直径大约5至8微米。在原子层面的碳纤维跟石墨很相近，是由一层层以六角型排列的碳原子所构成。两者差别在于层与层之间的连结。石墨是晶体结构，它的层间连结松散，而碳纤维不是晶体结构，层间连结是不规则的。这样便防止滑移增强物质强度。一般碳纤维的密度为1750kg/m3。导热能力高但传电能力低，碳纤维的比热容量亦比铜低。当加热的时候，碳纤维会变厚而短。虽然碳纤维的天然颜色是黑色，但可以把它染上不同的颜色。
随着碳纤维复合材料应用领域的不断扩大，其废弃物的回收问题也引发了一定的关注。在污染和资源浪费日益严重的情况下，应该从复合材料应用的初阶段就开始重视材料的选择以及回收利用成本，这有利于从整体上降低回收成本并减少环境中的废弃物，近来，除了航天航空领域，连续性碳纤维增强热塑性复合材料也逐步应用于骨外科医疗器械、电子电器、高端工业等领域中，无论是从产品性能角度还是从回收利用角度看，热塑性碳纤维复合材料的发展前景都值得期待，为此，我们提出了一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、将废弃的碳纤维热塑性复合材料放入粉碎机内进行粉碎，粉碎后通过筛网进行筛选，将较大体积的碳纤维热塑性复合材料再次投入，直至其粉碎颗粒大小达到要求；
S2、将粉碎后的颗粒废弃碳纤维热塑性复合材料投入清洗池内，添加清洁剂，通过搅拌对废弃的碳纤维热塑性复合材料进行清洁，继而通过清水再次冲洗，冲洗完毕后使用烘干机烘干；
S3、将烘干后的的碳纤维热塑性复合材料颗粒投入混合机内，继而投入热塑性树脂，通过混合机内的加热棒进行加热，同时将碳纤维热塑性复合材料和热塑性树脂混合，混合完毕后通过挤出机进行造粒；
S4、选取相应的注塑模具，将混合颗粒排入注塑模具中进行注塑成型；
S5、将热塑性树脂与陶瓷颗粒加入混合机内进行混合，将成型后的板材放入浇注腔内，继而对成型物体进行浇注，同时加入固化剂；
S6、通过热压装置对整个碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂组成的结构进行热压成形工序。
优选地，所述筛网网孔为1cm*0.8cm。
优选地，所述加热棒加热温度为270摄氏度-350摄氏度。
优选地，所述陶瓷颗粒的大小为0-0.5mm。
优选地，所述清洁剂为强力油污清洁剂。
优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机。
优选地，所述烘干机为为箱式烘干机。
优选地，所述热压装置热压温度为250摄氏度-450摄氏度。
本发明中，将废弃的碳纤维热塑性复合材料放入粉碎机内进行粉碎，粉碎后通过筛网进行筛选，筛网网孔为1cm*0.8cm，保证了筛选粉碎颗粒的大小，方便使用，将较大体积的碳纤维热塑性复合材料再次投入，直至其粉碎颗粒大小达到要求，保证了碳纤维热塑性复合材料的粉碎程度，将粉碎后的颗粒废弃碳纤维热塑性复合材料投入清洗池内，添加清洁剂，清洁剂为强力油污清洁剂，能够对废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒上附着的油污进行清洁，保证了废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒的洁净，避免油污将生成产品再次污染，有利于二次利用，通过搅拌对废弃的碳纤维热塑性复合材料进行清洁，继而通过清水再次冲洗，冲洗完毕后使用烘干机烘干，烘干机为为箱式烘干机，箱式烘干机烘干均匀，速度快、效率高，且物料不容易粘连，可实现自动控温，自动排潮，能够使烘干物料保持更好的形态，保持烘干物料的颜色和形态，能够提高了产品质量，通过烘干将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒上的水分去除，保证了混合时能够与热塑性树脂混合，避免出现分离现象，将烘干后的的碳纤维热塑性复合材料颗粒投入混合机内，继而投入热塑性树脂，通过混合机内的加热棒进行加热，加热棒加热温度为270摄氏度-350摄氏度，通过加热能够快速将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒与热塑性树脂混合，提高了混合效率，同时将碳纤维热塑性复合材料和热塑性树脂混合，通过热塑性树脂和废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒混合能够将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒粘合，方便进行二次利用，保证了一体性，混合完毕后通过挤出机进行造粒，挤出机为双螺杆挤出机，具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性特点，有利于生产，将混合颗粒排入注塑模具中进行注塑成型，注塑成型生产速度快、效率高，操作可实现自动化，花色品种多，形状可以由简到繁，尺寸可以由大到小，而且制品尺寸精确，产品易更新换代，能成形状复杂的制件，注塑成型适用于大量生产与形状复杂产品成型加工领域，通过更换注塑模具能够将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒重新制造为不同的物体，方便进行重复利用，、将热塑性树脂与陶瓷颗粒加入混合机内进行混合，陶瓷颗粒的大小为0-0.5mm，陶瓷颗粒具有防滑耐磨、环保耐腐、坚硬牢固、使用寿命长，同时具有良好的有良好的隔热效果，提高了物体性能，将成型后的板材放入浇注腔内，继而对成型物体进行浇注，同时加入固化剂，通过热塑性树脂、陶瓷颗粒和固化剂能够对注塑完毕的物体进行加固，提高了物体的硬度、耐磨性和耐腐性，提高了物体使用寿命，通过热压装置对整个碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂组成的结构进行热压成形工序，通过热压能够将碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂一体成型，保证了物体的完整性。本申请采用多闭环回收碳纤维的方法制备了高性能的连续碳纤维，对碳纤维进行多次回收，不仅减少了废弃物的排放，而且降低了碳纤维复合材料的制备成本，提高了回收利用率，有利于环保。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提出的一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、将废弃的碳纤维热塑性复合材料放入粉碎机内进行粉碎，粉碎后通过筛网进行筛选，筛网网孔为1cm*0.8cm，保证了筛选粉碎颗粒的大小，方便使用，将较大体积的碳纤维热塑性复合材料再次投入，直至其粉碎颗粒大小达到要求，保证了碳纤维热塑性复合材料的粉碎程度。
S2、将粉碎后的颗粒废弃碳纤维热塑性复合材料投入清洗池内，添加清洁剂，清洁剂为强力油污清洁剂，能够对废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒上附着的油污进行清洁，保证了废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒的洁净，避免油污将生成产品再次污染，有利于二次利用，通过搅拌对废弃的碳纤维热塑性复合材料进行清洁，继而通过清水再次冲洗，冲洗完毕后使用烘干机烘干，烘干机为为箱式烘干机，箱式烘干机烘干均匀，速度快、效率高，且物料不容易粘连，可实现自动控温，自动排潮，能够使烘干物料保持更好的形态，保持烘干物料的颜色和形态，能够提高了产品质量，通过烘干将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒上的水分去除，保证了混合时能够与热塑性树脂混合，避免出现分离现象。
S3、将烘干后的的碳纤维热塑性复合材料颗粒投入混合机内，继而投入热塑性树脂，通过混合机内的加热棒进行加热，加热棒加热温度为270摄氏度-350摄氏度，通过加热能够快速将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒与热塑性树脂混合，提高了混合效率，同时将碳纤维热塑性复合材料和热塑性树脂混合，通过热塑性树脂和废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒混合能够将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒粘合，方便进行二次利用，保证了一体性，混合完毕后通过挤出机进行造粒，挤出机为双螺杆挤出机，具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性特点，有利于生产。
S4、选取相应的注塑模具，将混合颗粒排入注塑模具中进行注塑成型，注塑成型生产速度快、效率高，操作可实现自动化，花色品种多，形状可以由简到繁，尺寸可以由大到小，而且制品尺寸精确，产品易更新换代，能成形状复杂的制件，注塑成型适用于大量生产与形状复杂产品成型加工领域，通过更换注塑模具能够将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒重新制造为不同的物体，方便进行重复利用。
S5、将热塑性树脂与陶瓷颗粒加入混合机内进行混合，陶瓷颗粒的大小为0-0.5mm，陶瓷颗粒具有防滑耐磨、环保耐腐、坚硬牢固、使用寿命长，同时具有良好的有良好的隔热效果，提高了物体性能，将成型后的板材放入浇注腔内，继而对成型物体进行浇注，同时加入固化剂，通过热塑性树脂、陶瓷颗粒和固化剂能够对注塑完毕的物体进行加固，提高了物体的硬度、耐磨性和耐腐性，提高了物体使用寿命。
S6、通过热压装置对整个碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂组成的结构进行热压成形工序，通过热压能够将碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂一体成型，保证了物体的完整性。
在本发明中，将废弃的碳纤维热塑性复合材料放入粉碎机内进行粉碎，粉碎后通过筛网进行筛选，筛网网孔为1cm*0.8cm，保证了筛选粉碎颗粒的大小，方便使用，将较大体积的碳纤维热塑性复合材料再次投入，直至其粉碎颗粒大小达到要求，保证了碳纤维热塑性复合材料的粉碎程度，将粉碎后的颗粒废弃碳纤维热塑性复合材料投入清洗池内，添加清洁剂，清洁剂为强力油污清洁剂，能够对废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒上附着的油污进行清洁，保证了废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒的洁净，避免油污将生成产品再次污染，有利于二次利用，通过搅拌对废弃的碳纤维热塑性复合材料进行清洁，继而通过清水再次冲洗，冲洗完毕后使用烘干机烘干，烘干机为为箱式烘干机，箱式烘干机烘干均匀，速度快、效率高，且物料不容易粘连，可实现自动控温，自动排潮，能够使烘干物料保持更好的形态，保持烘干物料的颜色和形态，能够提高了产品质量，通过烘干将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒上的水分去除，保证了混合时能够与热塑性树脂混合，避免出现分离现象，将烘干后的的碳纤维热塑性复合材料颗粒投入混合机内，继而投入热塑性树脂，通过混合机内的加热棒进行加热，加热棒加热温度为270摄氏度-350摄氏度，通过加热能够快速将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒与热塑性树脂混合，提高了混合效率，同时将碳纤维热塑性复合材料和热塑性树脂混合，通过热塑性树脂和废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒混合能够将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒粘合，方便进行二次利用，保证了一体性，混合完毕后通过挤出机进行造粒，挤出机为双螺杆挤出机，具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性特点，有利于生产，将混合颗粒排入注塑模具中进行注塑成型，注塑成型生产速度快、效率高，操作可实现自动化，花色品种多，形状可以由简到繁，尺寸可以由大到小，而且制品尺寸精确，产品易更新换代，能成形状复杂的制件，注塑成型适用于大量生产与形状复杂产品成型加工领域，通过更换注塑模具能够将废弃碳纤维热塑性复合材料颗粒重新制造为不同的物体，方便进行重复利用，、将热塑性树脂与陶瓷颗粒加入混合机内进行混合，陶瓷颗粒的大小为0-0.5mm，陶瓷颗粒具有防滑耐磨、环保耐腐、坚硬牢固、使用寿命长，同时具有良好的有良好的隔热效果，提高了物体性能，将成型后的板材放入浇注腔内，继而对成型物体进行浇注，同时加入固化剂，通过热塑性树脂、陶瓷颗粒和固化剂能够对注塑完毕的物体进行加固，提高了物体的硬度、耐磨性和耐腐性，提高了物体使用寿命，通过热压装置对整个碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂组成的结构进行热压成形工序，通过热压能够将碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂一体成型，保证了物体的完整性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将废弃的碳纤维热塑性复合材料放入粉碎机内进行粉碎，粉碎后通过筛网进行筛选，将较大体积的碳纤维热塑性复合材料再次投入，直至其粉碎颗粒大小达到要求；
S2、将粉碎后的颗粒废弃碳纤维热塑性复合材料投入清洗池内，添加清洁剂，通过搅拌对废弃的碳纤维热塑性复合材料进行清洁，继而通过清水再次冲洗，冲洗完毕后使用烘干机烘干；
S3、将烘干后的的碳纤维热塑性复合材料颗粒投入混合机内，继而投入热塑性树脂，通过混合机内的加热棒进行加热，同时将碳纤维热塑性复合材料和热塑性树脂混合，混合完毕后通过挤出机进行造粒；
S4、选取相应的注塑模具，将混合颗粒排入注塑模具中进行注塑成型；
S5、将热塑性树脂与陶瓷颗粒加入混合机内进行混合，将成型后的板材放入浇注腔内，继而对成型物体进行浇注，同时加入固化剂；
S6、通过热压装置对整个碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂组成的结构进行热压成形工序。
2.根据权利要求1所述的一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述筛网网孔为1cm*0.8cm。
3.根据权利要求1所述的一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述加热棒加热温度为270摄氏度-350摄氏度。
4.根据权利要求1所述的一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒的大小为0-0.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述清洁剂为强力油污清洁剂。
6.根据权利要求1所述的一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机。
7.根据权利要求1所述的一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述烘干机为为箱式烘干机。
8.根据权利要求1所述的一种回收利用碳纤维热塑性复合材料的方法，其特征在于，所述热压装置热压温度为250摄氏度-450摄氏度。
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