CN109803740B - 碳纤维复合材料、掺有碳纤维复合材料的介质和相关方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了碳纤维复合添加剂、掺有碳纤维复合材料的介质和相关方法。在一些方面，组合物包括至少一种介质；和掺入该至少一种介质的碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料包括一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维，以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物。

Description

碳纤维复合材料、掺有碳纤维复合材料的介质和相关方法
技术领域
本公开内容一般涉及碳纤维复合材料。更具体地，本公开内容涉及碳纤维复合添加剂、掺有碳纤维复合材料的介质和相关方法。
背景技术
固化的碳纤维复合材料(CCFCM)保留了“原始”碳纤维(即，其中没有掺有环氧树脂基质的碳纤维)的一些机械性能性质。为了在依然保持这些机械性能性质的同时重新利用(repurpose)CCFCM，需要昂贵的化学工艺来将CCFCM纤维减少到最小纤维尺寸并处理纤维的表面以将其与基质分离；从而否定了重新利用CCFCM的大部分环境效益。
因此，期望能够在不需要昂贵的处理工艺的情况下重新利用的碳纤维复合添加剂、掺有碳纤维复合材料的介质和相关方法是无毒的，并且减少对环境的影响。
发明内容
本公开内容的实例实施方式涉及碳纤维复合添加剂，掺有碳纤维复合材料的介质的组合物，以及制备该组合物的相关方法。包括碳纤维复合材料的介质的组合物的实例实施方式在耐久性、磨损、放置期间的可加工性和可变性方面在透水性路面(perviouspavement)中提供了改进的性能。透水性路面可包含透水性混凝土或多孔沥青。包括碳纤维复合材料的介质的组合物的其他实例实施方式在过滤***例如喷气燃料过滤***中提供改进的性能。
因此，本公开内容包括但不限于以下实例实施方式。
一些实例实施方式提供碳纤维复合添加剂，其包含一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维。
在先前或任何后续实例实施方式的碳纤维复合添加剂的一些实例实施方式或其任何组合中，一种或多种碳纤维包含聚丙烯腈(PAN)型碳纤维，并且其中环氧树脂基质包含热塑性树脂和环氧树脂中的至少一种。
在任何先前或任何后续实例实施方式的碳纤维复合添加剂的一些实例实施方式或其任何组合中，碳纤维复合材料进一步包含介孔材料。
在任何先前或任何后续实例实施方式的碳纤维复合添加剂的一些实例实施方式或其任何组合中，一种或多种碳纤维包含具有无规折叠基面的内部结构。
在任何先前或任何后续实例实施方式的碳纤维复合添加剂的一些实例实施方式或其任何组合中，将具有施加至其的环氧树脂基质的一种或多种碳纤维分离成不同的粒度部分。
在任何先前或任何后续实例实施方式的碳纤维复合添加剂的一些实例实施方式或其任何组合中，相对于掺有碳纤维复合材料和至少一种介质的组合物的重量/体积(weight by volume)百分比，不同的粒度部分占约21.1％、约30.1％和约48.6％。
一些实例实施方式提供包含至少一种介质的组合物；以及掺入至少一种介质的碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料包含一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维，以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物。
在前述或任何后续实例实施方式的组合物的一些实例实施方式或其任何组合中，相对于包括不含碳纤维复合材料的介质的组合物，改进了组合物的改进特性。
在任何先前或任何后续实例实施方式的组合物的一些实例实施方式或其任何组合中，该组合物用于运动用品、汽车和非结构性航空零件应用，其中期望改进的过滤性能。
在任何先前或任何后续实例实施方式的组合物的一些实例实施方式或其任何组合中，碳纤维复合材料是固化的碳纤维复合材料(CCFCM)。
在任何先前或任何后续实例实施方式的组合物的一些实例实施方式或其任何组合中，碳纤维复合材料配置成相对于组合物的重量/体积百分比精制成不同的粒度部分。
在任何先前或任何后续实例实施方式的组合物的一些实例实施方式或其任何组合中，相对于组合物的重量/体积百分比，不同粒度部分的碳纤维含量根据期望的过滤性能而被修改。
在任何先前或任何后续实例实施方式的组合物的一些实例实施方式或其任何组合中，至少一种介质包括粘土、纤维素、沙子、泥炭苔、珍珠岩、玻璃珠、沸石、混凝土或沥青。
在任何先前或任何后续实例实施方式的组合物的一些实例实施方式或其任何组合中，将碳纤维复合材料的至少一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维以一种或多种尺寸和一种或多种量掺入至少一种介质，以将样品中的已知污染物浓度降低至标准基准水平以下。
在任何先前或任何后续实例实施方式的组合物的一些实例实施方式或其任何组合中，将碳纤维复合材料的一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维以限定的总组合物的重量/体积百分比掺入至少一种介质，以将样品中的已知污染物浓度降低至标准基准水平以下。
在任何先前或任何后续实例实施方式的组合物的一些实例实施方式或其任何组合中，该组合物具有改进的过滤性能，其取决于碳纤维复合材料的一种或多种碳纤维的表面积、流过组合物的流体的流速、流体的pH、流体中夹带的杂质的分子量、以及杂质的分子大小中的一个或多个。
一些实例实施方式提供了制备组合物的方法，该方法包含提供至少一种介质；将碳纤维复合材料掺入至少一种介质，该碳纤维复合材料包含一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维，以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物。
在先前或任何后续实例实施方式的方法的一些实例实施方式或其任何组合中，该方法进一步包含相对于组合物的重量/体积百分比，将碳纤维复合材料的一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维精制成不同的粒度部分。
在先前或任何后续实例实施方式的方法的一些实例实施方式或其任何组合中，提供至少一种介质包含提供粘土、纤维素、沙子、泥炭苔、珍珠岩、玻璃珠、沸石、混凝土或沥青中的至少一种。
在先前或任何后续实例实施方式的方法的一些实例实施方式或其任何组合中，将碳纤维复合材料掺入至少一种介质以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物包含相对于包括不含碳纤维复合材料的介质的组合物，产生具有改进特性的组合物。
本文讨论的特征、功能和优点可以在各种实例实施方式中独立地实现，或者可以在又其他实例实施方式中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图看出。
附图说明
已经一般性地描述了本公开内容的实例实施方式，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1图解了根据本公开内容的一些实例实施方式的碳纤维复合添加剂的纤维内部的无规折叠基面；和
图2是图解根据本公开内容的一些实例实施方式的用于制备组合物的方法中的各个步骤的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开内容的一些实施方式，其中显示了本公开内容的一些但非全部实施方式。实际上，本公开内容的各种实施方式可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施方式；相反，提供这些实例实施方式使得本公开内容将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开内容的范围。例如，除非另有说明，否则提及一些项目为第一、第二等不应被解释为暗示具体顺序。可以将一些项目可以被描述为在之上，一些项目也(除非另有说明)可以反而在之下，反之亦然；类似地，被描述为位于一些项目的左侧的一些项目可以反而在右侧，反之亦然。而且，例如，本文可以参考定量测量、值、关系等(例如，平面、共面、垂直)。除非另有说明，否则如果不是全部的话，任何一个或多个，可以是绝对的或近似的，以考虑可能发生的可接受的变化，例如由于工程容限等引起的那些变化。相同的附图标记始终表示相同的元件。
本文公开了碳纤维复合添加剂、掺有碳纤维复合材料的介质的组合物、以及制备该组合物的相关方法。碳纤维复合添加剂包含固化的碳纤维复合材料(CCFCM)，其包括一种或多种碳纤维和环氧树脂基质，该环氧树脂基质被配置为添加到一种或多种碳纤维中。在一些实例中，CCFCM包含以CCFCM总重量的不同百分比的聚丙烯腈(PAN)型碳纤维、热塑性树脂和环氧树脂；但是CCFCM可另外包含玻璃纤维、铝和/或钛。
CCFCM的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维包括中等模量(IM)碳纤维，其标称具有大约例如265GPa至约320GPa的拉伸模量和/或具有约4.0GPa至约5.8GPa的拉伸强度。具体地，如本文所用，CCFCM中包括的IM碳纤维是例如航空级IM碳纤维。通常，航空级IM碳纤维通常不用于过滤应用，因为与之相关的高成本；然而，重新利用的航空级IM碳纤维的使用利用定向其他地方的额外效益弥补了过滤应用的价格差距。常见的航空级IM碳纤维的实例包括可从TORAY INDUSTRIES,INC商业购买的T800、可从
Figure BDA0002023615540000041
商业购买的IM7、可从Toho Tenax商业购买的IMS65、可从Cytec Solvay Group商业购买的T650等。
相比之下，“原始”碳纤维(即，其中没有掺入环氧树脂基质的碳纤维)不能受益于掺入环氧树脂基质所带来的优点。更具体地，与本文公开的碳纤维复合材料相比，原始碳纤维缺乏增加的反应位点和水摄取。在某些情况下，环氧树脂基质包含热塑性塑料，例如聚醚砜和聚酰胺。
重新利用CCFCM的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维于可选应用，为材料提供了额外的价值流，该材料的生产正在显著增加但其目前还没有良好开发的重新利用路径。对于那些已经实施CCFCM(包括具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维)的应用，多功能性质例如水过滤或静电耗散提供了额外的价值，因为碳纤维结构的至少一些长度以及因此与之相关的机械性能得以由CCFCM保持。另外，CCFCM具有树脂颗粒，其存在可以为过滤提供额外的活性位点。
当封装在另一种介质——例如渗透性路面组合物——中时，精制的CCFCM可起到过滤***的功能。例如，将CCFCM直接添加到至少一种介质中，而无需额外注意保持表面反应性或表面积。CCFCM的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维的碳纤维结构的性质为过滤性能提供了机制。在某些情况下，仅在约1％至约2％的最小负载下实现过滤。
利用CCFCM的典型过滤性能——或是自身或是封装在例如渗透性路面组合物的介质中——包括通过CCFCM从其移除任何杂质(即，污染物、沉积物、毒素等)来改进通过其中的水或其他流体的质量。这种过滤性能可归因于流体与CCFCM紧密接触，已知CCFCM提供的过滤性能取决于碳纤维复合材料的一种或多种碳纤维的表面积、流过组合物的流体的流速、流体的pH值、流体中夹带的杂质的分子量、以及杂质的分子大小中的至少一种或多种，但不限于此。更具体地，对于要从流体中过滤的杂质，期望杂质至少接触CCFCM的表面。以这种方式，使用CCFCM的孔隙率降低和过滤速率提高有助于提高过滤性能。
在其他实例实施方式中，当包括在喷气式燃料过滤***中时，CCFCM起到过滤***的功能，以过滤掉沉积物或较重和不需要的燃料(例如柴油)。其他可能受益于包括CCFCM的过滤应用包括，例如，雨水收集和采样应用，特别是在城市或实验室环境中，为雨水收集、采样等提供示例性设置。无论如何，当包括在任何类型的过滤应用中时，本文所描述的CCFCM对于暴露于其的任何水生、半水生或陆地生物有利地是无毒的。
在一些实例实施方式(例如，渗透性路面应用或过滤)中，CCFCM的具有施加至其的环氧树脂基质的一种或多种碳纤维经历了精制方法。出于本公开内容的目的，当提及精制或重新利用方法时，精制或重新利用具体是指将CCFCM的一种或多种具有施加至其的基质的碳纤维精制成离散成分，甚至更小的粒度部分等。
例如，首先使用机械分离方法精制CCFCM以去除最粗糙的成分。将CCFCM的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维通过约25.4mm筛网粉碎然后锤磨成离散成分是一种这样的机械方法，但是可以使用其他方法将CCFCM分离成离散成分。随后，一旦被初始加工，可以进一步加工CCFCM成分，以便相对于组合物(即CCFCM和介质的总组合物)的重量/体积百分比将CCFCM的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维精制成不同粒度部分。
通过进一步机械筛选或等效方法将CCFCM的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维区分为四个粒度部分，例如，大颗粒被认为是穿过6目并保留在10目中的那些颗粒，中等颗粒是穿过10目并保留在20目中的那些颗粒，小颗粒是穿过20目并保留在盘中的那些颗粒，和组合颗粒是穿过6目并保留在盘中的那些颗粒。在另一个示例性方面，CCFCM的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维通过各种不同尺寸目的筛网或任何其他机械筛选或任何其他等效方法区分为两种、三种、五种、六种、七种或更多种不同的粒度部分。
因此，每种不同的粒度部分含有相对于组合物的重量/体积百分比的碳纤维含量。在一个示例性方面，相对于组合物的重量/体积百分比的组合粒度部分是穿过6目筛网的具有施加至其的环氧树脂基质的约60.8％总锤式粉碎碳纤维。在该部分内，大粒度CCFCM成分为约21.1％，中等粒度CCFCM成分为约30.1％，并且小粒度CCFCM成分为约48.6％。在这种情况下，最高碳纤维含量存在于小粒度部分(通过20目)中，最低碳纤维含量存在于中等粒度部分(通过10目)中，并且中等碳纤维含量存在于大粒度部分(通过6目)中。因此，通过相对于组合物的重量/体积百分比(例如，CCFCM的材料和/或粒度部分)修改碳纤维含量，组合物的特性可根据需要修改，例如，组合物的过滤速率是可修改的，这取决于使用该组合物过滤的颗粒。
在一些方面，如本文所述改变过滤速率可影响组合物的其他特性(例如，孔隙率、劈裂拉伸强度、压缩强度、弹性模量)。在这种情况下，平衡过滤速率与其他特性是特定于每种情况的，并且还取决于其中掺入碳纤维复合材料的至少一种介质。然而，组合物的至少孔隙率、渗透速率、劈裂拉伸强度、压缩强度或弹性模量的总体改进仅仅是由于在至少一种介质中掺入碳纤维复合材料，该改进随着碳纤维复合材料的负载变化是可改变的。因此，相对于包括不含碳纤维复合材料如CCFCM的介质的组合物，改进了将碳纤维复合材料掺入到介质中的组合物的改进特性。因此，显然CCFCM的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维的精制可以以取决于包括在特定介质中所期望的碳纤维含量的方式完成。更具体地，可以将通过20目的CCFCM成分颗粒掺入期望高碳纤维含量的介质中。虽然上面概述了精制CCFCM的一个实例，但并不意味着限制可实现CCFCM的精制的方式。可以使用用于调整CCFCM大小的其他形式或方法，并且不脱离本公开内容的范围。
CCFCM(即，精制的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维颗粒和/或未精制的具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维)被配置成掺入介质以增强该介质的过滤性质，以及介质的其他特性。介质可包括粘土、纤维素、沙子、泥炭苔、珍珠岩、玻璃珠、沸石、混凝土、沥青等。如上所述，CCFCM可在与介质组合之前进行精制，例如，使用粉碎和/或锤磨机。作为精制方法的结果，CCFCM可以包含CCFCM成分颗粒(即，具有施加至其的环氧树脂基质的纤维)，其物理结构可以以改进流体、气体、固体等的过滤的方式改变。更具体地，在一个实例中，在每个CCFCM成分颗粒的纤维内部上无规折叠基面以及由表面处理(例如，固化)产生的微孔表面改进过滤，因为与粒状或颗粒状碳种类相比，在每种CCFCM成分颗粒的纤维内部具有相对于纤维体积大的外表面积，而纤维内部的结晶性质提供了导致吸收性增加的介孔结构。图1图解了精制的CCFCM成分颗粒的内部100，其中产生了无规折叠基面。如本文所用，“无规折叠基面”是指CCFCM成分颗粒的内部和/或表面晶体结构，其中石墨基面通常在CCFCM成分颗粒径向方向上取向。例如，在石墨化作用下PAN前体聚合物的高分子取向导致无规折叠基面。
CCFCM包含至少一种介孔材料(即，具有直径基本上在约2nm和约50nm之间的孔的材料)，其中这种额外的材料可以提供增强的过滤能力。包含至少一种介孔材料的CCFCM提供增强的过滤能力，因为过滤材料的孔径关于***在给定尺寸范围内捕获和保留分子或生物成分的能力指定了物理筛选尺寸。普通水或其他流体杂质的分子尺寸可以从亚纳米到亚微米变化。纳米范围和更小通常对于过滤***是最难捕获的，因此包括含有在该尺寸范围内的孔的介质允许物理分离以及增加介质的表面积。
为了在基质材料中加载CCFCM成分颗粒，可能期望非常低的百分比(例如，大于约0重量％或约1重量％至约2重量％)。值得注意的是，向***添加任何材料可能会导致该***的物理和机械性质变化，因此期望添加最少量的材料，并仍能实现提供显著优势的均匀而无规的分布是期望的。因此，例如，对于诸如CCFCM的高纵横比颗粒，期望约2重量％的负载。
可选地，对于具有过滤应用潜力的机械应用，CCFCM成分颗粒的机械负载可为约35至约45重量％。对于载体垫或其他CCFCM成分颗粒是主要组分的应用，负载可以为约99重量％或更高。这些***可以含有少量的粘合剂。无论碳纤维表面是否实际打开，或者它是否处于可易于让流体通过并暴露于CCFCM成分颗粒的基质中，碳纤维表面应该是被过滤的流体可接近的。
可期望将一种或多种尺寸和一种或多种量的CCFCM成分颗粒引入介质中，以便将已知的污染物浓度降低到标准基准水平以下。例如，包含一种或多种碳纤维和环氧树脂基质的CCFCM被配置成以CCFCM和介质的总组合物的限定的重量/体积百分比(例如，约10至约50％)加入到介质中，以减少已知的污染物浓度。在实验室水和/或城市收集的雨水样本中可收集的示例性污染物是铜、锌、多环芳烃(PAH)、铅、砷、镉、汞、石油烃(柴油馏分)、总悬浮固体(TSS)、和煤油。未列出但未知的其他污染物也是预期的。
评估潜在水质改进(即，已知污染物浓度降低至标准基准水平以下)的一个实例方法是评估隔离所收集的样本(例如，收集的实验室水和/或城市收集的雨水)中的污染物的潜力，并且然后用多种污染物和不同的CCFCM成分粒度进行额外的测试。
图2是图解用于制备组合物的方法200中的各种步骤的流程图，例如上面描述的。如202和204所示，该方法包括提供至少一种介质，并将碳纤维复合材料掺入至少一种介质，该碳纤维复合材料包含一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维，以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物。
在一些实例实施方式中，该方法进一步包括相对于组合物的重量/体积百分比将碳纤维复合材料的一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维精制成不同的粒度部分。
下面提供使用如本文所描述的CCFCM的测试和分析的进一步实例。这些实例仅仅是示例性的，并且旨在提供使用CCFCM的实践测试应用。
实施例1
使用制备的介质进行水毒理学评估。制备的介质包括渗透性组合物(例如，透水性混凝土和多孔沥青)，每种组合物包括一定量的精制CCFCM作为添加剂，以及不含添加剂的透水性混凝土和多孔沥青。在水蚤(daphnid)上评估每种制备的介质。
利用对照样品和包括具有CCFCM添加剂的透水性混凝土介质的组合物样品，暴露于清洁水渗滤程序的所有水蚤都在最初的48小时内死亡。
测试了包括具有CCFCM添加剂的多孔沥青介质的样品。向多孔沥青介质中加入CCFCM似乎防止来自浸出的水的毒性。使用具有CCFCM添加剂的多孔沥青介质观察到100％的水蚤存活率，相比之下，使用无添加剂的对照多孔沥青的存活率为63％。这些结果表明CCFCM减轻毒素和其他污染物的潜力。在路面径流(收集的雨水)中发现了相同的结果，其中具有CCFCM添加剂的多孔沥青介质具有比对照多孔沥青更高的存活率，分别具有24％和2.5％的存活率。
实施例2
使用煤油和一定量的精制CCFCM成分颗粒进行吸附罐测试，以研究CCFCM成分颗粒改进水质的潜力。罐测试的结果表明，添加CCFCM成分颗粒潜在地吸附有机化合物并且改进水质。另外，进行测试以确定CCFCM成分颗粒是否对水蚤，模糊网纹蚤(Ceriodaphniadubia)有毒，其通常用于确定水生生物的水毒性。结果是有利的，并且表明CCFCM成分颗粒不太可能对水生生物有毒。
进一步，本公开内容包括根据以下条款的实例：
条款1.碳纤维复合添加剂，其包括：一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维。
条款2.根据条款1的碳纤维复合添加剂，其中一种或多种碳纤维包含聚丙烯腈(PAN)型碳纤维，并且其中环氧树脂基质包含热塑性树脂和环氧树脂中的至少一种。
条款3.根据条款1或2的碳纤维复合添加剂，进一步包含介孔材料。
条款4.根据条款1-3中任一项的碳纤维复合添加剂，其中一种或多种碳纤维包含具有无规折叠基面的内部结构。
条款5.根据条款1-4中任一项的碳纤维复合添加剂，其中一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维被分离成不同的粒度部分。
条款6.根据条款1-5中任一项的碳纤维复合添加剂，其中相对于掺有碳纤维复合材料和至少一种介质的组合物的重量/体积百分比，不同的粒度部分占约21.1％、约30.1％和约48.6％。
条款7.一种组合物，其包含：至少一种介质；和掺入至少一种介质的碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料包含一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维，以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物。
条款8.根据条款7的组合物，其中相对于包括不含碳纤维复合材料的介质的组合物，组合物的改进特性被改进。
条款9.根据条款7或8的组合物，其中该组合物用于期望改进的过滤性能的运动用品、汽车和非结构性航空零件应用。
条款10.根据条款7-9中任一项的组合物，其中碳纤维复合材料是固化的碳纤维复合材料(CCFCM)。
条款11.根据条款7-9中任一项的组合物，其中碳纤维复合材料的一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维相对于组合物的重量/体积百分比被精制成不同的粒度部分。
条款12.根据条款11的组合物，其中相对于组合物的重量/体积百分比，不同粒度部分的碳纤维含量根据所期望的过滤性能而被修改。
条款13.条款7-12中任一项的组合物，其中至少一种介质包含粘土、纤维素、沙子、泥炭苔、珍珠岩、玻璃珠、沸石、混凝土或沥青。
条款14.条款7-13中任一项的组合物，其中碳纤维复合材料的一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维以一种或多种尺寸和一种或多种量掺入至少一种介质，以将样品中已知污染物浓度降低至标准基准水平以下。
条款15.条款14的组合物，其中碳纤维复合材料的一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维以限定的总组合物的重量/体积百分比掺入至少一种介质，以将样品中已知污染物浓度降低至标准基准水平以下。
条款16.条款8的组合物，其中组合物具有改进的过滤性能，其取决于碳纤维复合材料的一种或多种碳纤维的表面积、流经组合物的流体的流速、流体的pH值、流体中夹带的杂质的分子量、和杂质的分子大小中的一个或多个。
条款17.一种制备组合物的方法，其包括：提供至少一种介质；和
将碳纤维复合材料掺入至少一种介质，该碳纤维复合材料包含一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维，以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物。
条款18.条款17的方法，进一步包含相对于组合物的重量/体积百分比，将碳纤维复合材料的一种或多种具有施加至其的环氧树脂基质的碳纤维精制成不同的粒度部分。
条款19.条款17或18的方法，其中提供至少一种介质包含提供粘土、纤维素、沙子、泥炭苔、珍珠岩、玻璃珠、沸石、混凝土或沥青中的至少一种。
条款20.条款17-19中任一项的方法，其中将碳纤维复合材料掺入至少一种介质以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物包含相对于包括不含碳纤维复合材料的介质的组合物，产生具有改进特性的组合物。
本公开内容所属领域的技术人员将想到本文所阐述的本公开内容的许多修改和其他实施方式，其具有前述说明书和相关附图中呈现的教导的益处。因此，应该理解，本公开内容不限于所公开的具体实施方式，并且修改和其他实施方式旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前面的描述和相关附图在元件和/或功能的某些实例组合的背景中描述了实例实施方式，但是应当理解，可以通过可选的实施方式来提供元件和/或功能的不同组合而不脱离所附权利要求的范围。在这方面，例如，也可以预期元件和/或功能的不同组合，而不是上面明确描述的元件和/或功能的组合，如可以在一些所附权利要求中阐述的。尽管本文采用了具体术语，但它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是出于限制的目的。

Claims (17)

1.一种碳纤维复合添加剂，其包括：
施加有环氧树脂基质的一种或多种碳纤维，其中所述一种或多种碳纤维包含具有无规折叠基面的内部结构；并且
其中所述施加有环氧树脂基质的一种或多种碳纤维被分离成不同的粒度部分。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合添加剂，其中所述一种或多种碳纤维包含聚丙烯腈(PAN)型碳纤维，并且其中所述环氧树脂基质包含热塑性树脂和环氧树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合添加剂，其进一步包含介孔材料。
4.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合添加剂，其中相对于掺有碳纤维复合材料和至少一种介质的组合物的重量/体积百分比，所述不同的粒度部分占约21.1%、约30.1%和约48.6%。
5.根据权利要求3所述的碳纤维复合添加剂，其中相对于掺有碳纤维复合材料和至少一种介质的组合物的重量/体积百分比，所述不同的粒度部分占约21.1%、约30.1%和约48.6%。
6.一种组合物，其包含：
至少一种介质；和
掺入所述至少一种介质的碳纤维复合材料，所述碳纤维复合材料包含施加有环氧树脂基质的一种或多种碳纤维，以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物，其中所述一种或多种碳纤维包含具有无规折叠基面的内部结构；并且
其中所述碳纤维复合材料的所述施加有环氧树脂基质的一种或多种碳纤维相对于所述组合物的重量/体积百分比被精制成不同的粒度部分。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中相对于包含不含碳纤维复合材料的介质的组合物，所述组合物的改进的特性被改进。
8.根据权利要求6或7所述的组合物，其中所述组合物用于期望改进的过滤性能的运动用品、汽车和非结构性航空零件应用。
9.根据权利要求6所述的组合物，其中所述碳纤维复合材料是固化的碳纤维复合材料(CCFCM)。
10.根据权利要求6或9所述的组合物，其中所述至少一种介质包含粘土、纤维素、沙子、泥炭苔、珍珠岩、玻璃珠、沸石、混凝土或沥青。
11.根据权利要求6或9所述的组合物，其中所述碳纤维复合材料的所述施加有环氧树脂基质的一种或多种碳纤维以一种或多种尺寸和一种或多种量掺入所述至少一种介质以将样品中已知污染物浓度降低至标准基准水平以下。
12.根据权利要求10所述的组合物，其中所述碳纤维复合材料的所述施加有环氧树脂基质的一种或多种碳纤维以一种或多种尺寸和一种或多种量掺入所述至少一种介质以将样品中已知污染物浓度降低至标准基准水平以下。
13.根据权利要求11所述的组合物，其中所述碳纤维复合材料的所述施加有环氧树脂基质的一种或多种碳纤维以限定的总组合物的重量/体积百分比掺入所述至少一种介质，以将样品中已知污染物浓度降低至标准基准水平以下。
14.权利要求7所述的组合物，其中所述组合物具有改进的过滤性能，其取决于所述碳纤维复合材料的一种或多种碳纤维的表面积、流经所述组合物的流体的流速、所述流体的pH值、所述流体中夹带的杂质的分子量、和所述杂质的分子大小中的一个或多个。
15.一种制备组合物的方法，其包括：
提供至少一种介质；
将碳纤维复合材料掺入所述至少一种介质，所述碳纤维复合材料包含施加有环氧树脂基质的一种或多种碳纤维，以产生具有改进的特性和过滤性能的组合物，其中所述一种或多种碳纤维包含具有无规折叠基面的内部结构；并且
相对于所述组合物的重量/体积百分比，将所述碳纤维复合材料的所述施加有环氧树脂基质的一种或多种碳纤维精制成不同的粒度部分。
16.根据权利要求15所述的方法，其中提供所述至少一种介质包含提供粘土、纤维素、沙子、泥炭苔、珍珠岩、玻璃珠、沸石、混凝土或沥青中的至少一种。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中将所述碳纤维复合材料掺入所述至少一种介质以产生具有改进的特性和过滤性能的所述组合物包含相对于包括不含碳纤维复合材料的介质的组合物，产生具有改进特性的所述组合物。
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