CN113072388A - 一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法 - Google Patents

一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，其技术方案要点是，该发明通过将碳碳复合材料产品加工过程中切屑下来的废料用40‑100目的筛子除去里面的杂质粉尘，留下长度适中且均匀的短纤维，充分搅拌使得短纤维的密度范围变大，有利于后期更均匀的增密。将热固性酚醛树脂与短纤维均匀的混合后放入带有成型模具的硫化机上进行升温并阶梯式加压，升温加压固化后进行碳化、高温处理，密度可达到1.3g/cm3，之后还可根据实际需求再进行化学气相沉积增密。增密完成后可根据需求尺寸进行精加工，实现对碳碳复合材料废料的回收利用，减少碳纤维的用量，降低成本。回收利用碳碳复合材料，减少浪费，降低成本。

Description

一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法
技术领域
本发明涉及碳碳复合材料废料回收利用领域，特别涉及一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法。
背景技术
碳/碳复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。碳/碳复合材料具有低密度，耐摩擦、抗烧蚀性能好等优异性能，在非氧化气氛中2800℃下任然能保持其强度，同时更具有可设计性强等优点，碳碳复合材料因其优良的性能从而在很多领域得到了广泛的运用，具有良好的市场前景。
但在生产过程中避免不了留有成品加工余量，所以加工成型过程中会造成大量的成本浪费，为此，发明一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法来解决上述问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于将碳碳复合材料产品加工过程中切屑下来的废料用40-100目的筛子除去里面的杂质粉尘，留下长度适中且均匀的短纤维，充分搅拌使得短纤维的密度范围变大，有利于后期更均匀的增密，将热固性酚醛树脂与短纤维均匀的混合后放入带有成型模具的硫化机上进行升温并阶梯式加压，升温加压固化后进行碳化、高温处理，密度可达到1.3g/cm3，之后还可根据实际需求再进行化学气相沉积增密，增密完成后可根据需求尺寸进行精加工，实现对碳碳复合材料废料的回收利用。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，包括具体步骤如下：
（1）将碳碳复合材料加工车削出来的废料进行收集，将碳黑等其它杂物进行简单的分类处理；
（2）准备和（1）中收集的废料量相当的热固性酚醛树脂粉，倒入容易搅拌的容器中；
（3）将步骤（1）所获得的碳碳复合材料废料加入步骤（2）放置热固性酚醛树脂粉的容器中用搅拌机的搅拌，使两者充分混合均匀，获得新的物质Q;
（4）将（3）中所获得的新物质Q放入带模具的硫化机平台上，完成对物质Q的加热加压定型，之后进行碳化、高温处理，最后如果需要也可进沉积增密处理的过程；
（5）将（4）步骤所述获得的板材进行不同需求的异形件加工，实现碳碳复合材料废料回收利用。
进一步的，所述步骤（1）中用40-100目的筛子筛去废料中的碳黑，留下车削加工出来的碳纤维短料。
进一步的，所述在步骤（2）中所选用的热固性酚醛树粉加热至120℃-150℃之间会液化为酚醛树脂（液体），继续升温至180℃左右则会固化。
进一步的，所述在步骤（3）中碳碳复合材料废料与热固性酚醛树脂粉的混合比例为1:1。
进一步的，所述在步骤（4）中的硫化机压力控制在20-30吨。
进一步的，所述在步骤（4）中硫化机升温过程保持阶梯式升温，RT-120℃升温3h；120℃-150℃升温3h；150℃恒温1h；150℃-180℃升温3h；180℃恒温2h。
进一步的，所述在步骤（5）的异形件加工过程中，通过不同厚度的模具控制所需厚度的成品板材，实现成品尺寸的加工。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
该发明通过将碳碳复合材料产品加工过程中切屑下来的废料用40-100目的筛子除去里面的杂质粉尘，留下长度适中且均匀的短纤维，充分搅拌使得短纤维的密度范围变大，有利于后期更均匀的增密。将热固性酚醛树脂与短纤维均匀的混合后放入带有成型模具的硫化机上进行升温并阶梯式加压，升温加压固化后进行碳化、高温处理，密度可达到1.3g/cm3，之后还可根据实际需求再进行化学气相沉积增密。增密完成后可根据需求尺寸进行精加工，实现对碳碳复合材料废料的回收利用，保证某些特定条件下的碳碳螺栓、螺母、碳纤维预制体工装等不在需要用传统的碳碳板材制造工艺加工，减少碳纤维的用量，降低成本。回收利用碳碳复合材料，减少浪费，降低成本。
具体实施方式
本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
为本发明较优实施例中一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，包括以下步骤：
（1）将加工碳碳复合材料成型过程车削下来的废料用40-100目的筛子进行过滤，将过滤之后留下来的短碳纤维进行简单的处理，挑选出长度均匀的短纤维。
（2）将步骤（1）中处理过的短纤维放入搅拌容器中，将准备好的热固性酚醛树脂按纤维：树脂，1:1的比例混合搅拌。
（3）将步骤（2）中的两种原材料混合后均匀搅拌，在加热加压的条件下进行固化，获得新的物质Q；
（4）将步骤（3）中获得的物质Q放入带模具的硫化机平台上，根据成品需要的厚度、尺寸进行加压加热定型，后进行碳化、高温处理、气相沉积增密；
步骤（4）中的硫化机压力控制在20-30吨。
步骤（4）中硫化机升温过程保持阶梯式升温，具体升温工艺：RT-120℃升温3h；120℃-150℃升温3h；150℃恒温1h；150℃-180℃升温3h；180℃恒温2h。
（5）将步骤（4）中所获得的板材进行加工处理，获得新的碳碳复合材料产品，实现碳碳复合材料废料的回收利用，通过不同厚度的模具控制所需厚度的成品板材，实现成品尺寸的加工。
具体实施过程：将碳碳复合材料产品加工过程中切屑下来的废料用40-100目的筛子除去里面的杂质粉尘，留下长度适中且均匀的短纤维，充分搅拌使得短纤维的密度范围变大，有利于后期更均匀的增密。将热固性酚醛树脂与短纤维均匀的混合后放入带有成型模具的硫化机上进行升温并阶梯式加压工艺流程为步骤（4）所述，升温加压固化后进行碳化、高温处理，密度可达到1.3g/cm3，之后还可根据实际需求再进行化学气相沉积增密。增密完成后可根据需求尺寸进行精加工，实现对碳碳复合材料废料的回收利用。
实施例2
一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，包括以下步骤：
（1）将加工碳碳复合材料成型过程车削下来的废料用40-100目的筛子进行过滤，将过滤之后留下来的短碳纤维进行简单的处理，挑选出长度均匀的短纤维。
（2）将步骤（1）中准备好的短纤维放入容器中，将准备好的热固性酚醛树脂按纤维：树脂=2:3的比例混合搅拌。
（3）将步骤（2）中的两种原材料混合后均匀搅拌，在加热加压的条件下进行固化，获得新的物质Q；
（4）将步骤（3）中获得的物质Q放入热压机平台，根据成品需要的厚度、尺寸进行加压加热定型，后进行碳化、高温处理、气相沉积增密；
步骤（4）中的热压机压力控制在20-30吨。热压工艺如下：
在室温至120℃之间，压力0.5MPa，升温时间为1h；
在120℃恒温3h，压力3MPa；
在120℃-180℃之间，压力10MPa，升温时间为3h；
（5）将步骤（4）中所获得的板材进行加工处理，获得新的碳碳复合材料产品，实现碳碳复合材料废料的回收利用。
具体实施过程：将碳碳复合材料产品加工过程中切屑下来的废料用40-100目的筛子除去里面的杂质粉尘，留下长度适中且均匀的短纤维，充分搅拌使得短纤维的密度范围变大，有利于后期更均匀的增密。将热固性酚醛树脂与短纤维均匀的混合后放入带有成型模具的硫化机上进行升温并阶梯式加压工艺流程为步骤（4）所述，升温加压固化后进行碳化、高温处理，密度可达到1.3g/cm3，之后还可根据实际需求再进行化学气相沉积增密。增密完成后可根据需求尺寸进行精加工，实现对碳碳复合材料废料的回收利用。
实施例3
一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，包括以下步骤：
（1）将机加工碳碳复合材料过程中的废料进行收集整理，用40-100目额筛子进行筛选过滤；
（2）将步骤（1）中准备好的短纤维放入容器中，将准备好的热固性酚醛树脂按纤维：树脂=3:2的比例混合搅拌。
（3）将步骤（2）中的两种原材料混合后均匀搅拌，在加热加压的条件下进行固化，获得新的物质Q；
（4）将步骤（3）中获得的物质Q放入热压机平台，根据成品需要的厚度、尺寸进行加压加热定型，后进行碳化、高温处理、气相沉积增密；
步骤（4）中的热压机压力控制在20-30吨。热压工艺如下：
在室温至90℃之间，压力0MPa，升温时间为0.5h；
在90℃恒温0.5h，压力0.5MPa；
在90℃-120℃之间，压力3MPa，升温时间为1h；
在120℃恒温3h，每小时压力增加1MPa；
在120℃-180℃之间，压力10MPa，升温时间为3h；
在180℃恒温2h，压力1MPa；
（5）将步骤（4）中所获得的板材进行加工处理，获得新的碳碳复合材料产品，实现碳碳复合材料废料的回收利用。
具体实施过程：将碳碳复合材料产品加工过程中切屑下来的废料用40-100目的筛子除去里面的杂质粉尘，留下长度适中且均匀的短纤维，充分搅拌使得短纤维的密度范围变大，有利于后期更均匀的增密。将热固性酚醛树脂与短纤维均匀的混合后放入带有成型模具的硫化机上进行升温并阶梯式加压工艺流程为步骤（4）所述，升温加压固化后进行碳化、高温处理，密度可达到1.3g/cm3，之后还可根据实际需求再进行化学气相沉积增密。增密完成后可根据需求尺寸进行精加工，实现对碳碳复合材料废料的回收利用。
因此，本发明采用上述碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，实现了对碳碳复合材料废料的回收利用，减少了浪费，节约了成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，其特征在于：其具体步骤如下：
（1）将碳碳复合材料加工车削出来的废料进行收集，将碳黑等其它杂物进行简单的分类处理；
（2）准备和（1）中收集的废料量相当的热固性酚醛树脂粉，倒入容易搅拌的容器中；
（3）将步骤（1）所获得的碳碳复合材料废料加入步骤（2）放置热固性酚醛树脂粉的容器中用搅拌机的搅拌，使两者充分混合均匀，获得新的物质Q;
（4）将（3）中所获得的新物质Q 放入带模具的硫化机平台上，完成对物质Q 的加热加压定型，之后进行碳化、高温处理，最后如果需要也可进沉积增密处理的过程；
（5）将（4）步骤所述获得的板材进行不同需求的异形件加工，实现碳碳复合材料废料回收利用。
2.根据权利要求1 所述的一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，其特征在于：所述步骤（1）中用40-100 目的筛子筛去废料中的碳黑，留下车削加工出来的碳纤维短料。
3.根据权利要求1 所述的一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，其特征在于：所述在步骤（2）中所选用的热固性酚醛树粉加热至120℃-150℃之间会液化为酚醛树脂（液体），继续升温至180℃左右则会固化。
4.根据权利要求2 所述的一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，其特征在于：所述在步骤（3）中碳碳复合材料废料与热固性酚醛树脂粉的混合比例为1:1。
5.根据权利要求1 所述的一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，其特征在于：所述在步骤（4）中的硫化机压力控制在20-30 吨。
6.根据权利要求1 所述的一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，其特征在于：所述在步骤（4）中硫化机升温过程保持阶梯式升温，RT-120℃升温3h；120℃-150℃升温3h；150℃恒温1h；150℃-180℃升温3h；180℃恒温2h。
7.根据权利要求1 所述的一种碳碳复合材料废料回收利用的工艺方法，其特征在于：所述在步骤（5）的异形件加工过程中，通过不同厚度的模具控制所需厚度的成品板材，实现成品尺寸的加工。
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