CN114957914A - 碳纤维复合材料、碳纤维复合材料制备及回收方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种碳纤维复合材料、碳纤维复合材料制备及回收方法，碳纤维复合材料包含以下重量份的组分：环氧树脂100份、改性膨胀石墨粉7～15份、碳纤维15～25份、固化剂80份以及添加剂3份；改性膨胀石墨粉包含以下重量份的组分：膨胀石墨粉100份、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷0.5～1.5份、无水乙醇90份以及去离子水510份。

Description

碳纤维复合材料、碳纤维复合材料制备及回收方法

技术领域

本申请涉及复合材料制备技术领域，特别是涉及一种碳纤维复合材料、碳纤维复合材料制备及回收方法。

背景技术

碳纤维复合材料以轻质、高强和耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于风电、船舶、建筑和轨道交通等各行业。然而，由于碳纤维复合材料具有高强和耐腐蚀性好等优越性能，因此也使得碳纤维复合材料的废弃物的处理变得非常棘手。

随着人们保护环境意识的不断提升，热固性复合材料废弃物对环境的污染问题也引起了人们的广泛关注。热固性复合材料的废弃物主要来自生产过程中的残次品、边角料及丧失功能的复合材料制品。显然，热固性复合材料废弃物的品种越多，产量越多，其废弃物也越多。目前，碳纤维复合材料回收利用方法主要有热解法、机械粉碎法、焚烧法和化学溶解法等，但这些方法存在能耗高、污染大等问题。

并且，由于现有的碳纤维复合材料对于回收利用方法的要求较高，因此研究一种对回收利用方法的要求较低并且能够减少回收时能源消耗的碳纤维复合材料至关重要。

针对上述的现有技术中存在的目前缺乏一种既能够保证碳纤维复合材料的正常工作，又能够在较低温度下对碳纤维复合材料进行回收的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开提供了一种碳纤维复合材料、碳纤维复合材料制备及回收方法，以至少解决现有技术中存在的目前缺乏一种既能够保证碳纤维复合材料的正常工作，又能够在较低温度下对碳纤维复合材料进行回收的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种碳纤维复合材料，包含以下重量份的组分：环氧树脂100份、改性膨胀石墨粉7～15份、碳纤维15～25份、固化剂80份以及添加剂3份；所述改性膨胀石墨粉包含以下重量份的组分：

膨胀石墨粉100份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5～1.5份、无水乙醇90份以及去离子水510份。

根据本申请的另一个方面，提供了一种碳纤维复合材料的制备方法，包括：按照以下重量份数进行备料：环氧树脂100份、改性膨胀石墨粉7～15份、碳纤维15～25份、固化剂80份以及添加剂3份；将改性膨胀石墨粉、碳纤维、固化剂和添加剂添加进环氧树脂内，并得到由改性膨胀石墨粉、碳纤维、固化剂、添加剂和环氧树脂组成的混合物；以及将混合物填充至模具中进行加热，制备得到碳纤维复合材料。

根据本申请的另一个方面，提供了一种对权利要求1～2中任意一项的碳纤维复合材料、权利要求3～7任一项方法制备的碳纤维复合材料进行回收的方法，包括：将碳纤维复合材料破碎成直径小于5cm的碳纤维复合材料块；对碳纤维复合材料块进行加热，并得到胀裂的碳纤维复合材料块；将胀裂的碳纤维复合材料块压碎，并对将压碎得到的混合物进行筛分收集，得到碳纤维粗品；以及对碳纤维粗品进行挤压，并对挤压后的碳纤维粗品进行筛分收集，得到回收的碳纤维。

本申请的碳纤维复合材料主要是由重量份为100份的环氧树脂、7～15份的改性膨胀石墨粉、15～25份的碳纤维、80份的固化剂以及3份的添加剂组成。由于在制备碳纤维复合材料中添加了改性膨胀石墨粉，而改性膨胀石墨粉在加热到一定温度后能够发生膨胀，因此碳纤维复合材料在加热到一定温度后能够发生胀裂。对胀裂后的碳纤维复合材料进行挤压和筛分，就可以收集得到能够被回收利用的碳纤维。并且，由于添加了改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料发生胀裂时的温度，远远小于利用热解法回收碳纤维复合材料时需要的温度。因此，本申请中的碳纤维复合材料能够极大地降低对于回收条件的要求，减少对于能源的消耗以及避免对于环境的污染。并且，由于改性膨胀石墨粉的膨胀温度为150℃～180℃，因此，碳纤维复合材料正常用于施工使用时，也不会发生胀裂的现象，从而使得碳纤维复合材料无法正常工作。从而，通过上述产品结构达到了既能够保证碳纤维复合材料的正常工作，又能够在较低温度下对碳纤维复合材料进行回收，减少回收碳纤维复合材料所需的资源，降低回收碳纤维复合材料所需的成本的技术效果。进而解决了现有技术中存在的目前缺乏一种既能够保证碳纤维复合材料的正常工作，又能够在较低温度下对碳纤维复合材料进行回收的技术问题。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的制备得到碳纤维复合材料的方法流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

本申请提供了一种碳纤维复合材料，包含以下重量份的组分：环氧树脂100份、改性膨胀石墨粉7～15份、碳纤维15～25份、固化剂80份以及添加剂3份；改性膨胀石墨粉包含以下重量份的组分：膨胀石墨粉100份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5～1.5份、无水乙醇90份以及去离子水510份。

正如背景技术中所述，随着人们保护环境意识的不断提升，热固性复合材料废弃物对环境的污染问题也引起了人们的广泛关注。热固性复合材料的废弃物主要来自生产过程中的残次品、边角料及丧失功能的复合材料制品。显然，热固性复合材料废弃物的品种越多，产量越多，其废弃物也越多。目前，碳纤维复合材料回收利用方法主要有热解法、机械粉碎法、焚烧法和化学溶解法等，但这些方法存在能耗高、污染大等问题。并且，由于现有的碳纤维复合材料对于回收利用方法的要求较高，因此研究一种对回收利用方法的要求较低并且减少回收时能源消耗的碳纤维复合材料至关重要。

针对上述提到的技术问题，本申请提供了一种碳纤维复合材料，其主要是由重量份为100份的环氧树脂、7～15份的改性膨胀石墨粉、15～25份的碳纤维、80份的固化剂以及3份的添加剂组成。改性膨胀石墨粉主要包括有100份的膨胀石墨粉、γ-氨丙基三乙氧硅烷0.5～1.5份、碳纤维15～25份、固化剂80份以及添加剂3份。

并且由于，在夏季炎热时，碳纤维复合材料可能会达到80℃～100℃的高温。因此，若加入低温改性膨胀石墨粉可能会造成碳纤维复合材料在日常使用时，发生膨胀，以至于无法正常使用的情况。而在利用常规方法对碳纤维复合材料进行回收时，通常需要达到300℃以上的高温。因此，十分浪费现有资源，并且有很高的经济成本。

因此，本申请在碳纤维复合材料中加入的改性膨胀石墨粉具有在达到起始膨胀温度(150℃～180℃)下，就能够膨胀的特性。因此，本申请中的碳纤维复合材料不仅能够满足在较低温度下即可实现回收，而且还能满足碳纤维复合材料在正常使用时的温度条件。

因此，当需要对碳纤维复合材料进行回收时，将胀裂后的碳纤维复合材料破碎成小于5cm的碳纤维复合材料块，然后将碳纤维复合材料加热至180℃，并维持2h。然后将碳纤维复合材料加再利用挤压压力为6Mpa的机械挤压方式压碎，并将压碎后的混合物进行筛分，然后收集得到碳纤维粗品。然后再利用挤压压力为1.2Mpa的机械挤压方式进行挤压，并进行筛分和收集，最终得到可以回收利用的碳纤维。

其中，碳纤维复合材料可使用E51环氧树脂作为制备原料，固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐，添加剂为UV-吸收剂、抗氧化剂、阻燃剂、脱模剂、消泡剂、纳米颗粒和稳定剂中的一种或多种。

从而，通过上述产品结构达到了既能够保证碳纤维复合材料的正常工作，又能够在较低温度下对碳纤维复合材料进行回收，减少回收碳纤维复合材料所需的资源，降低回收碳纤维复合材料所需的成本的技术效果。进而解决了现有技术中存在的目前缺乏一种既能够保证碳纤维复合材料的正常工作，又能够在较低温度下对碳纤维复合材料进行回收的技术问题。

此外，表1示出了6组实验中改性膨胀石墨粉中的膨胀石墨粉、改性膨胀石墨粉、碳纤维、固化剂以及添加剂的重量份数据。

表1

表2示出了6组实验中碳纤维复合材料中环氧树脂、改性膨胀石墨粉、碳纤维、固化剂和添加剂的重量份数据。由以下步骤制备改性石墨粉的方法：

表2

实施例1：

当γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.7份时，改性膨胀石墨粉为12份时，碳纤维为20份时，制备碳纤维复合材料。

步骤一：按照实验组1的重量份数据进行备料，其中膨胀石墨粉为100份、去离子水位510份、无水乙醇为90份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.7份。其中，使用的膨胀石墨粉的粒径为10～20μm，膨胀容积为400～500mL/g，其实膨胀温度为150℃～180℃。

步骤二：将10份的去离子水与90份的无水乙醇混合，得到第一混合液。

步骤三：将0.7份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于步骤一的第一混合液中，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液。

步骤四：将100份的膨胀石墨粉超声分散于500份的去离子水中，得到膨胀石墨粉分散液。

步骤五：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液滴加进膨胀石墨粉分散液中，得到第二混合液。再利用磁力缓慢搅拌第二混合液，并控制体系温度为60℃。搅拌1h后，对混合溶液进行过滤，收集膨胀石墨粉，并用蒸馏水将膨胀石墨粉清洗干净。再将清洗干净的膨胀石墨粉置于6℃的真空烘箱中干燥24h，最终得到改性膨胀石墨粉。

步骤六：取制备得到的12份的改性膨胀石墨粉、20份的碳纤维、80份的固化剂和3份的添加剂分散于100份的环氧树脂内，并混合均匀。

步骤七：将混合物填充进模具内，模具的合模压力为2～8Mpa。将模具均匀升温值85～95℃，并维持此温度120min。然后将模具升温至110℃～120℃，并为之此温度60min，最后将模具冷却至室温，即可制备得到碳纤维复合材料。

实施例2

当γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.5份时，改性膨胀石墨粉为7份时，碳纤维为25份时，制备碳纤维复合材料。

步骤一：按照实验组1的重量份数据进行备料，其中膨胀石墨粉为100份、去离子水位510份、无水乙醇为90份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.5份。其中，使用的膨胀石墨粉的粒径为10～20μm，膨胀容积为400～500mL/g，其实膨胀温度为150℃～180℃。

步骤二：将10份的去离子水与90份的无水乙醇混合，得到第一混合液。

步骤三：将0.5份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于步骤一的第一混合液中，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液。

步骤四：将100份的膨胀石墨粉超声分散于500份的去离子水中，得到膨胀石墨粉分散液。

步骤五：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液滴加进膨胀石墨粉分散液中，得到第二混合液。再利用磁力缓慢搅拌第二混合液，并控制体系温度为60℃。搅拌1h后，对混合溶液进行过滤，收集膨胀石墨粉，并用蒸馏水将膨胀石墨粉清洗干净。再将清洗干净的膨胀石墨粉置于6℃的真空烘箱中干燥24h，最终得到改性膨胀石墨粉。

步骤六：将7份的改性膨胀石墨粉、25份的碳纤维、80份的固化剂和3份的添加剂分散于100份的环氧树脂内，并混合均匀。

步骤七：将混合物填充进模具内，模具的合模压力为2～8Mpa。将模具均匀升温值85～95℃，并维持此温度120min。然后将模具升温至110℃～120℃，并为之此温度60min，最后将模具冷却至室温，即可制备得到碳纤维复合材料。

实施例3：

当γ-氨丙基三乙氧基硅烷为1.5份时，改性膨胀石墨粉为9份时，碳纤维为16份时，制备碳纤维复合材料。

步骤一：按照实验组1的重量份数据进行备料，其中膨胀石墨粉为100份、去离子水位510份、无水乙醇为90份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷为1.5份。其中，使用的膨胀石墨粉的粒径为10～20μm，膨胀容积为400～500mL/g，其实膨胀温度为150℃～180℃。

步骤二：将10份的去离子水与90份的无水乙醇混合，得到第一混合液。

步骤三：将1.5份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于步骤一的第一混合液中，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液。

步骤四：将100份的膨胀石墨粉超声分散于500份的去离子水中，得到膨胀石墨粉分散液。

步骤五：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液滴加进膨胀石墨粉分散液中，得到第二混合液。再利用磁力缓慢搅拌第二混合液，并控制体系温度为60℃。搅拌1h后，对混合溶液进行过滤，收集膨胀石墨粉，并用蒸馏水将膨胀石墨粉清洗干净。再将清洗干净的膨胀石墨粉置于6℃的真空烘箱中干燥24h，最终得到改性膨胀石墨粉。

步骤六：将9份的改性膨胀石墨粉、16份的碳纤维、80份的固化剂和3份的添加剂分散于100份的环氧树脂内，并混合均匀。

步骤七：将混合物填充进模具内，模具的合模压力为2～8Mpa。将模具均匀升温值85～95℃，并维持此温度120min。然后将模具升温至110℃～120℃，并为之此温度60min，最后将模具冷却至室温，即可制备得到碳纤维复合材料。

实施例4：

当γ-氨丙基三乙氧基硅烷为1.3份时，改性膨胀石墨粉为13份时，碳纤维为18份时，制备碳纤维复合材料。

步骤一：按照实验组1的重量份数据进行备料，其中膨胀石墨粉为100份、去离子水位510份、无水乙醇为90份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷为1.3份。其中，使用的膨胀石墨粉的粒径为10～20μm，膨胀容积为400～500mL/g，其实膨胀温度为150℃～180℃。

步骤二：将10份的去离子水与90份的无水乙醇混合，得到第一混合液。

步骤三：将1.3份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于步骤一的第一混合液中，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液。

步骤四：将100份的膨胀石墨粉超声分散于500份的去离子水中，得到膨胀石墨粉分散液。

步骤五：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液滴加进膨胀石墨粉分散液中，得到第二混合液。再利用磁力缓慢搅拌第二混合液，并控制体系温度为60℃。搅拌1h后，对混合溶液进行过滤，收集膨胀石墨粉，并用蒸馏水将膨胀石墨粉清洗干净。再将清洗干净的膨胀石墨粉置于6℃的真空烘箱中干燥24h，最终得到改性膨胀石墨粉。

步骤六：将13份的改性膨胀石墨粉、18份的碳纤维、80份的固化剂和3份的添加剂分散于100份的环氧树脂内，并混合均匀。

步骤七：将混合物填充进模具内，模具的合模压力为2～8Mpa。将模具均匀升温值85～95℃，并维持此温度120min。然后将模具升温至110℃～120℃，并为之此温度60min，最后将模具冷却至室温，即可制备得到碳纤维复合材料。

实施例5：

当γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.9份时，改性膨胀石墨粉为15份时，碳纤维为22份时，制备碳纤维复合材料。

步骤一：按照实验组1的重量份数据进行备料，其中膨胀石墨粉为100份、去离子水位510份、无水乙醇为90份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.9份。其中，使用的膨胀石墨粉的粒径为10～20μm，膨胀容积为400～500mL/g，其实膨胀温度为150℃～180℃。

步骤二：将10份的去离子水与90份的无水乙醇混合，得到第一混合液。

步骤三：将0.9份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于步骤一的第一混合液中，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液。

步骤四：将100份的膨胀石墨粉超声分散于500份的去离子水中，得到膨胀石墨粉分散液。

步骤五：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液滴加进膨胀石墨粉分散液中，得到第二混合液。再利用磁力缓慢搅拌第二混合液，并控制体系温度为60℃。搅拌1h后，对混合溶液进行过滤，收集膨胀石墨粉，并用蒸馏水将膨胀石墨粉清洗干净。再将清洗干净的膨胀石墨粉置于6℃的真空烘箱中干燥24h，最终得到改性膨胀石墨粉。

步骤六：将15份的改性膨胀石墨粉、22份的碳纤维、80份的固化剂和3份的添加剂分散于100份的环氧树脂内，并混合均匀。

步骤七：将混合物填充进模具内，模具的合模压力为2～8Mpa。将模具均匀升温值85～95℃，并维持此温度120min。然后将模具升温至110℃～120℃，并为之此温度60min，最后将模具冷却至室温，即可制备得到碳纤维复合材料。

实施例6：

当γ-氨丙基三乙氧基硅烷为1份时，改性膨胀石墨粉为10份时，碳纤维为15份时，制备碳纤维复合材料。

步骤一：按照实验组1的重量份数据进行备料，其中膨胀石墨粉为100份、去离子水位510份、无水乙醇为90份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷为1份。其中，使用的膨胀石墨粉的粒径为10～20μm，膨胀容积为400～500mL/g，其实膨胀温度为150℃～180℃。

步骤二：将10份的去离子水与90份的无水乙醇混合，得到第一混合液。

步骤三：将1份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于步骤一的第一混合液中，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液。

步骤四：将100份的膨胀石墨粉超声分散于500份的去离子水中，得到膨胀石墨粉分散液。

步骤五：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液滴加进膨胀石墨粉分散液中，得到第二混合液。再利用磁力缓慢搅拌第二混合液，并控制体系温度为60℃。搅拌1h后，对混合溶液进行过滤，收集膨胀石墨粉，并用蒸馏水将膨胀石墨粉清洗干净。再将清洗干净的膨胀石墨粉置于6℃的真空烘箱中干燥24h，最终得到改性膨胀石墨粉。

步骤六：将10份的改性膨胀石墨粉、15份的碳纤维、80份的固化剂和3份的添加剂分散于100份的环氧树脂内，并混合均匀。

步骤七：将混合物填充进模具内，模具的合模压力为2～8Mpa。将模具均匀升温值85～95℃，并维持此温度120min。然后将模具升温至110℃～120℃，并为之此温度60min，最后将模具冷却至室温，即可制备得到碳纤维复合材料。

对上述6组实施例制备得到的碳纤维复合材料进行回收，回收方法的步骤如下：

步骤一：利用破碎机将碳纤维复合材料破碎成碳纤维复合材料块。其中，碳纤维复合材料块的直径需要小于5cm。

步骤二：将碳纤维复合材料块放置于加热箱中加热至180℃，整个加热过程维持2h，制备得到胀裂的碳纤维复合材料块。

步骤三：采用机械挤压方式将胀裂的碳纤维复合材料块压碎，并收集压碎的碳纤维复合材料的混合物，得到碳纤维粗品。其中，挤压压力为6Mpa。

步骤四：采用机械挤压的方式对得到的碳纤维粗品进行挤压、筛分和收集，最终得到能够被回收利用的碳纤维，其中挤压压力为1.2Mpa。

在得到可被回收利用的碳纤维后，对碳纤维的回收率进行进一步的检测。其中，第一组为实施例1，第二组为实施例2，第三组为实施例3，第四组为实施例4，第五组为实施例5，第六组为实施例6。

检测得到的结果如表3所示：

表3

其中，碳纤维回收率＝回收得到的碳纤维重量/回收前的碳纤维复合材料中包含的碳纤维的重量。残留树脂含量根据国家标准GB/T3855-2005提供的方法测定。由此可以看出，加入改性膨胀石墨粉后，碳纤维的回收率最高可达到88％，残留树脂含量最低可达到3.8％。因此，在制备碳纤维复合材料的过程中加入改性膨胀石墨粉，能够达到提高碳纤维的回收率，降低碳纤维上的残留树脂含量的效果。

以实施例4作为对照组，对比未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的碳纤维回收率和残留树脂含量，其中第一组为未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料，第二组为实施例4制备得到的碳纤维复合材料。对比结果详见表4：

表4

由表4可以看出，以上述回收方法对未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料进行回收时，无法实现对于碳纤维的回收。以上述回收方法对加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料进行回收时，碳纤维复合材料的回收率为85％，残留树脂含量为4.7％。因此，加入改性膨胀石墨粉能够大大提升碳纤维复合材料的回收率，降低碳纤维的残留树脂含量。

进一步的，上述6组实施例的碳纤维复合材料的弯曲强度和未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度如表5。其中，第一组为实施例1，第二组为实施例2，第三组为实施例3，第四组为实施例4，第五组为实施例5，第六组为实施例6，第七组为未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度。如表5所示，

表5

其中，碳纤维复合材料的弯曲强度是根据国家标准GB/T 2567-2008提供的方法进行测定的。

由表5可知，实施例1～6的碳纤维复合材料的弯曲强度都较高。第一组加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料相较于未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度降低了3.1％；第二组加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料相较于未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度降低了2.0％；第三组加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料相较于未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度降低了5.5％；第四组加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料相较于未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度降低了4.4％；第五组加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料相较于未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度降低了3.4％；第六组加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料相较于未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度降低了6.8％。

因此，由上述数据可以看出，加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度相较于未加入改性膨胀石墨粉的弯曲强度下降的程度很低，基本没有弯曲强度上的变化。

表6是未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度、加入未改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度和加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度。具体参考表6：

表6

其中，碳纤维复合材料的弯曲强度是根据国家标准GB/T 2567-2008提供的方法进行测定的。

由表6可知，加入未改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度相较于未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度降低了22％。以第四组实施例为例，加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料的弯曲强度相较于未加入改性膨胀石墨粉的碳纤维复合材料在弯曲强度上降低了4.4％。由此可知，经γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的膨胀石墨粉更有利于碳纤维复合材料强度的保留，因此能够使得碳纤维复合材料的强度损失更小。

从而，在利用改性膨胀石墨粉制备碳纤维复合材料的过程中达到了既能在不改变碳纤维复合材料的弯曲强度的基础上提高碳纤维复合材料的回收率，又能够节省碳纤维复合材料回收时的资源的技术效果。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种碳纤维复合材料，其特征在于，包含以下重量份的组分：

环氧树脂100份、改性膨胀石墨粉7～15份、碳纤维15～25份、固化剂80份以及添加剂3份；

所述改性膨胀石墨粉包含以下重量份的组分：

膨胀石墨粉100份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5～1.5份、无水乙醇90份以及去离子水510份。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于，所述固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐。

3.一种碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

按照以下重量份数进行备料：环氧树脂100份、改性膨胀石墨粉7～15份、碳纤维15～25份、固化剂80份以及添加剂3份；

将所述改性膨胀石墨粉、所述碳纤维、所述固化剂和所述添加剂加入所述环氧树脂中，并得到由所述改性膨胀石墨粉、所述碳纤维、所述固化剂、所述添加剂和所述环氧树脂组成的混合物；以及

将所述混合物填充至模具中进行加热，制备得到碳纤维复合材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述混合物填充至模具中进行加热，制备得到碳纤维复合材料的操作包括：

将所述混合物填充至模具中；

在所述模具的合模压力为2–8Mpa的条件下，将所述模具均匀升温至85–95℃，并在第一周期内以85-95℃的温度对所述模具进行加热；以及

将所述模具升温至110～120℃，并在第二周期内以110～120℃的温度对所述模具进行加热。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述改性膨胀石墨粉的制备方法包括：

按照以下重量份数进行备料：膨胀石墨粉100份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5～1.5份、无水乙醇90份以及去离子水510份；以及

利用所述膨胀石墨粉、所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷、所述无水乙醇和所述去离子水制备得到所述改性膨胀石墨粉。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用所述膨胀石墨粉、所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷、所述无水乙醇和所述去离子水制备得到所述改性膨胀石墨粉的操作包括：

将所述无水乙醇和所述去离子水混合，得到第一混合液，其中所述去离子水为10份；

将所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于所述第一混合液中，并得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液；

将所述膨胀石墨粉分散于所述去离子水中，并得到膨胀石墨粉分散液，其中所述去离子水为500份；以及

利用所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液和所述膨胀石墨粉分散液，制备得到所述改性膨胀石墨粉。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，利用所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液和所述膨胀石墨粉分散液，制备得到所述改性膨胀石墨粉的操作包括：

将所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液滴入所述膨胀石墨粉分散液中，并得到第二混合液；

对所述第二混合液进行搅拌，并在搅拌的过程中对所述第二混合液进行持续加热；以及

过滤得到所述改性膨胀石墨粉。

8.一种对权利要求1～2中任意一项所述的碳纤维复合材料、权利要求3～7任一项所述方法制备的碳纤维复合材料进行回收的方法，其特征在于，包括：

将所述碳纤维复合材料破碎成直径小于5cm的碳纤维复合材料块；

将所述碳纤维复合材料块加热至180℃，并维持2h，得到胀裂的碳纤维复合材料块；

将所述胀裂的碳纤维复合材料块压碎，并对将压碎得到的混合物进行筛分收集，得到碳纤维粗品，其中挤压压力为6Mpa；以及

对所述碳纤维粗品进行挤压，并对挤压后的碳纤维粗品进行筛分收集，得到回收的碳纤维，其中挤压压力为1.2Mpa。

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