一种碳碳复合材料废料的处理方法与流程

本发明涉及废弃物资源化利用，更具体地说，是涉及一种碳碳复合材料废料的处理方法。

背景技术：

1、碳碳复合材料行业近几年在国内得到突飞猛进的发展，因其良好的力学性能及高温不变形的性质，在很多高温惰性气体保护的应用场景中得到广泛的应用；但应用的场景越多，生产的碳碳复合材料越多，材料失效后产生的碳碳复合材料的废料越多，如何解决碳碳复合材料废料的回收再利用，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

2、传统的碳碳复合材料异形件的工艺制作流程是：碳纤维原丝切成短切丝→短切丝经过梳理成网(网胎)→网胎+碳布通过在模具上2.5d针刺成预制体→预制体浸胶→固化定型→碳化处理掉非碳元素→致密化填补碳碳件内部的孔隙→2300℃以上高温纯化进一步处理掉非碳元素。

3、但是，传统工艺存在以下缺点：(1)预制体制备周期长，需要纤维短切、短切丝梳理成网胎、网胎针刺成预制体等工序制备周期长，通常预制体的制备周期一共需要7天，制备成本高；(2)在浸胶及固化阶段，预制体浸胶后纤维软化容易变形，固化后尺寸变化范围大，不容易得到设计的形状，不良品达到50％以上；(3)致密化周期长，预制体密度0.45g/cm3，成品的密度需要在1.4g/cm3，预制体与成品巨大的密度差，造成致密化周期长。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳碳复合材料废料的处理方法，该处理方法能够解决碳碳复合材料废料循环利用的问题，有利于提高效率，节约成本；同时解决碳碳复合材料异形件在预制体制作阶段成型难的问题，提高了良率；并且还能够缩短制作周期，提高产能。

2、本发明提供了一种碳碳复合材料废料的处理方法，包括以下步骤：

3、a)将碳碳复合材料废料进行研磨，得到碳纤维粉末；

4、b)将步骤a)得到的碳纤维粉末与碳纤维短切丝、酚醛树脂粉末、碳化硅、液体酚醛树脂混合后，置于模具中进行热压成型，再依次经碳化、致密化和纯化，得到碳碳复合材料。

5、优选的，步骤a)中所述碳碳复合材料废料包括碳碳复合材料使用报废的料、加工产生的边角料、报废料及加工过程产生的碳粉碎屑。

6、优选的，步骤a)中所述研磨的细度为100目～400目。

7、优选的，步骤b)中所述碳纤维短切丝由碳纤维废料经打碎处理得到；所述碳纤维废料包括编制碳纤维布过程中产生的边角料、网胎、预制体边角料。

8、优选的，所述打碎处理的长度为10mm～100mm。

9、优选的，步骤b)中所述碳纤维粉末、碳纤维短切丝、酚醛树脂粉末、碳化硅和液体酚醛树脂的质量比为1：(8～10)：(7～9)：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)。

10、优选的，步骤b)中所述混合的方式为搅拌；所述搅拌的温度为10℃～40℃，转速为60r/min～80r/min，时间为20min～40min。

11、优选的，步骤b)中所述热压成型的温度为150℃～180℃，压力为5mpa～10mpa，时间为3600s～7200s。

12、优选的，步骤b)中所述碳化的过程具体为：

13、在氮气环境保护下800℃～900℃处理1h～2h。

14、优选的，步骤b)中所述致密化采用液相浸渍酚醛树脂-碳化技术，浸渍树脂后在氮气环境保护下800℃～900℃处理1h～2h，重复2次～4次；所述纯化为在氩气环境保护下2300℃～2400℃处理1h～2h。

15、本发明提供了一种碳碳复合材料废料的处理方法，包括以下步骤：a)将碳碳复合材料废料进行研磨，得到碳纤维粉末；b)将步骤a)得到的碳纤维粉末与碳纤维短切丝、酚醛树脂粉末、碳化硅、液体酚醛树脂混合后，置于模具中进行热压成型，再依次经碳化、致密化和纯化，得到碳碳复合材料。与现有技术相比，本发明提供的碳碳复合材料废料的处理方法选用特定原料，配合特定工艺步骤，实现整体较好的相互作用，能够解决碳碳复合材料废料循环利用的问题，有利于提高效率，节约成本；同时解决碳碳复合材料异形件在预制体制作阶段成型难的问题，提高了良率；并且还能够缩短制作周期，提高产能。

技术特征：

1.一种碳碳复合材料废料的处理方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的碳碳复合材料废料的处理方法，其特征在于，步骤a)中所述碳碳复合材料废料包括碳碳复合材料使用报废的料、加工产生的边角料、报废料及加工过程产生的碳粉碎屑。

3.根据权利要求1所述的碳碳复合材料废料的处理方法，其特征在于，步骤a)中所述研磨的细度为100目～400目。

4.根据权利要求1所述的碳碳复合材料废料的处理方法，其特征在于，步骤b)中所述碳纤维短切丝由碳纤维废料经打碎处理得到；所述碳纤维废料包括编制碳纤维布过程中产生的边角料、网胎、预制体边角料。

5.根据权利要求4所述的碳碳复合材料废料的处理方法，其特征在于，所述打碎处理的长度为10mm～100mm。

6.根据权利要求1所述的碳碳复合材料废料的处理方法，其特征在于，步骤b)中所述碳纤维粉末、碳纤维短切丝、酚醛树脂粉末、碳化硅和液体酚醛树脂的质量比为1：(8～10)：(7～9)：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)。

7.根据权利要求1所述的碳碳复合材料废料的处理方法，其特征在于，步骤b)中所述混合的方式为搅拌；所述搅拌的温度为10℃～40℃，转速为60r/min～80r/min，时间为20min～40min。

8.根据权利要求1所述的碳碳复合材料废料的处理方法，其特征在于，步骤b)中所述热压成型的温度为150℃～180℃，压力为5mpa～10mpa，时间为3600s～7200s。

9.根据权利要求1所述的碳碳复合材料废料的处理方法，其特征在于，步骤b)中所述碳化的过程具体为：

10.根据权利要求1所述的碳碳复合材料废料的处理方法，其特征在于，步骤b)中所述致密化采用液相浸渍酚醛树脂-碳化技术，浸渍树脂后在氮气环境保护下800℃～900℃处理1h～2h，重复2次～4次；所述纯化为在氩气环境保护下2300℃～2400℃处理1h～2h。

技术总结本发明提供了一种碳碳复合材料废料的处理方法，包括以下步骤：a)将碳碳复合材料废料进行研磨，得到碳纤维粉末；b)将步骤a)得到的碳纤维粉末与碳纤维短切丝、酚醛树脂粉末、碳化硅、液体酚醛树脂混合后，置于模具中进行热压成型，再依次经碳化、致密化和纯化，得到碳碳复合材料。与现有技术相比，本发明提供的碳碳复合材料废料的处理方法选用特定原料，配合特定工艺步骤，实现整体较好的相互作用，能够解决碳碳复合材料废料循环利用的问题，有利于提高效率，节约成本；同时解决碳碳复合材料异形件在预制体制作阶段成型难的问题，提高了良率；并且还能够缩短制作周期，提高产能。技术研发人员：乔晓东,刘正文,徐良宇,李大龙,张国强受保护的技术使用者：浙江星辉新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18