一種用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆粒混合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于炭氈廢料處理加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用炭氈廢料或邊角料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒?。
【背景技術(shù)】
[0002]炭氈是高溫爐保溫和加工制作定型炭纖維高溫隔熱材料的主要原料。在炭氈生產(chǎn)及再加工的使用過程中，不可避免的會出現(xiàn)不合格品以及裁切、切削的邊角料等無法直接使用的廢料?，F(xiàn)在對于這些邊角料或廢料的處理方法，或被用于修路的鋪墊材料，或被簡單地填埋。但目前國際上的新規(guī)定已禁止這樣處理，原因在于碳纖維自然分解非常困難，會污染環(huán)境。而另一種處理辦法是燃燒，但對這樣昂貴的炭纖維材料來說太可惜了。
[0003]此外，把這些廢料加工成短切炭纖維，添加到合成材料中可以作為一種增強材料。但是這些短切炭纖維很容易結(jié)團成球，不能成為連續(xù)的均勻相，尤其當(dāng)填加量較大時，一團團的小球球無法均勻分散在樹脂中，使其在實際應(yīng)用中大大受到限制。而炭纖維的柔軟和高強度特性，使僅僅依靠采用普通的沖擊式粉碎機進行粉碎，就希望獲得分布均勻且不纏繞結(jié)團的短切炭纖維來說變得非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒ǎ捎迷摲椒ㄋ卯a(chǎn)品不纏繞且沒有結(jié)團成球現(xiàn)象，分布均勻，加工成本較低。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒ǎ浒ㄈ缦虏襟E:
1)將熱固性液態(tài)酚醛樹脂用無水乙醇進行稀釋或配有常溫固化劑的環(huán)氧樹脂用稀釋劑進行稀釋獲得浸漬劑，然后將炭氈放入浸漬劑中浸漬，浸漬均勻后晾置24h以上使稀釋劑中的溶劑揮發(fā)徹底，而同時環(huán)氧樹脂也固化完全；
2)用酚醛樹脂浸漬的炭氈需轉(zhuǎn)入烘箱中于100- 150°C加熱固化2 - 3h，使酚醛樹脂固化完全；
3)將浸漬劑固化了的炭氈移至炭化爐在氬氣氛圍或真空狀態(tài)下以2- 5°C /min的速度升溫至1200 - 1850°C無氧炭化2 — 5h ;
4)炭化后產(chǎn)物在沖擊式粉碎機中進行粉碎，粉碎產(chǎn)物過30- 60目篩即得。
[0006]具體的，熱固性液態(tài)酚醛樹脂與無水乙醇的重量比為1:2 — 4 ;環(huán)氧樹脂與稀釋劑的重量比為1:1.5 — 2.5 ;炭租與浸漬劑的重量比為1:6 — 8。
[0007]環(huán)氧樹脂用稀釋劑可以是丙酮、丁酮、環(huán)己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯和無水乙醇中的一種或兩種以上的混合物。
[0008]使用環(huán)氧樹脂時，需添加一定量的固化劑，在常溫下可使環(huán)氧樹脂固化并賦予其如粘結(jié)等各種優(yōu)良性能，此為本領(lǐng)域公知常識，故不再贅述。
[0009]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供了一種僅僅依靠普通的沖擊式粉碎機就可以將其粉碎，并且短切炭纖維不纏繞沒有結(jié)團成球現(xiàn)象，分布均勻，加工成本較低的短切炭纖維與炭顆粒呈共混狀態(tài)的混合物的制備方法。采用本發(fā)明方法，所得產(chǎn)物中短切炭纖維的含量可達到60%以上，其余為樹脂分解炭。樹脂分解炭的存在，一方面可以用作顆粒狀增強材料，另一方面可作為短切炭纖維防止纏繞和結(jié)團的隔離劑，使短切炭纖維能夠均勻分散，效果明顯。
【具體實施方式】
[0010]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步地詳細介紹，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此。
[0011]實施例1
一種用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒?，其包括如下步驟:
1)浸漬劑配制:將58g熱固性酚醛樹脂和122g無水乙醇攪拌均勻制得浸漬劑；
2)浸漬:將尺寸為95X 200 X 10mm，重量為24.65g的炭氈浸入配制好的浸漬劑中，使浸漬劑均勻分散在炭氈中；
3)晾置:浸漬后的炭氈室溫晾置24小時以上，使無水乙醇完全揮發(fā)；
4)加熱固化:室溫晾置后的炭氈于烘箱中在130°C加熱固化3小時，固化后炭氈增重至63.44g ；
5)炭化:固化后產(chǎn)物移至炭化爐內(nèi)，在氬氣氛圍下，以2°C/分鐘的速度升溫至1200°C，并且在1200°C保溫5小時，隨爐降溫，完成炭化。炭化后產(chǎn)物重41.18g ;
6)粉碎、過篩:炭化后產(chǎn)物可以直接用沖擊式粉碎機粉碎。粉碎后產(chǎn)物過30目篩網(wǎng)，即得與炭顆粒共存的短切炭纖維，其中炭纖維含量約為64.8%。
[0012]實施例2
一種用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒?，其包括如下步驟:
1)浸漬劑配制:將38g熱固性酚醛樹脂和152g無水乙醇攪拌均勻制得浸漬劑；
2)浸漬:將尺寸為102X 200 X 10mm，重27.22g的炭氈浸入浸漬劑中，使浸漬劑全部均勻浸沒炭氈，實耗浸漬劑約180g ；。
[0013]3)晾置:浸漬后的炭氈室溫晾置24小時以上，使無水乙醇完全揮發(fā)；
4)加熱固化:室溫晾置后的炭氈于烘箱中在140°C加熱固化2小時，固化后炭氈增重至52.88g ；
5)炭化:固化后產(chǎn)物轉(zhuǎn)入炭化爐內(nèi)，在氬氣氛圍下，以3°C/分鐘的速度升溫至1400°C，并且在1400°C保溫4小時，隨爐降溫，完成炭化。炭化后產(chǎn)物重39.59g ;
6)粉碎、過篩:炭化后產(chǎn)物可以直接用沖擊式粉碎機粉碎。粉碎后產(chǎn)物過30目篩網(wǎng)，即得與炭顆粒共存的短切炭纖維，其中炭纖維含量約為68.8%。
[0014]實施例3
一種用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆粒混合物的方法，其包括如下步驟:
I)浸漬劑配制:將86g E-44環(huán)氧樹脂，30g常溫固化劑和104g稀釋劑攪拌均勻制得浸漬劑。稀釋劑為乙酸乙酯與無水乙醇(體積比1:1)組成的混合物； 2)浸漬:將尺寸為97X 200 X 10mm，重25.63g的炭氈浸入220g浸漬劑中，使浸漬劑全部均勻浸沒炭氈；
3)室溫固化與晾置:浸漬后的炭氈室溫晾置24小時以上，使稀釋劑完全揮發(fā)同時環(huán)氧樹脂也固化完全。固化后炭氈增重至132.69g ;
4)炭化:固化后產(chǎn)物轉(zhuǎn)入炭化爐內(nèi)，在氬氣氛圍下，以4°C/分鐘的速度升溫至1600°C，并且在1600°C保溫3小時，隨爐降溫，完成炭化。炭化后產(chǎn)物重31.SOg ;
5)粉碎、過篩:炭化后產(chǎn)物可以直接用沖擊式粉碎機粉碎。粉碎后產(chǎn)物過30目篩網(wǎng)，即得與炭顆粒共存的短切炭纖維，其中炭纖維含量約為80.6%。
[0015]實施例4
一種用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒?，其包括如下步驟:
1)浸漬劑配制:將66gE-44環(huán)氧樹脂，23g常溫固化劑和131g稀釋劑攪拌均勻制得浸漬劑。稀釋劑為丙酮和無水乙醇(體積比1:2)組成的混合物；
2)浸漬:將尺寸為104X 201 X 1mm,重27.86g的炭氈浸入220g浸漬劑中，使浸漬劑全部均勻浸沒炭氈；
3)室溫固化與晾置:浸漬后的炭氈室溫晾置24小時以上，使稀釋劑完全揮發(fā)同時環(huán)氧樹脂也固化完全。固化后炭氈增重至112.05g;
4)炭化:固化后產(chǎn)物移至炭化爐內(nèi)，在氬氣氛圍下，以2°C/分鐘的速度升溫至1800°C，并且在1800°C保溫2小時，隨爐降溫，完成炭化。炭化后產(chǎn)物重32.36 g ；
5)粉碎、過篩:炭化后產(chǎn)物可以直接用沖擊式粉碎機粉碎。粉碎后產(chǎn)物過30目篩網(wǎng)，即得與炭顆粒共存的短切炭纖維，其中炭纖維含量約為86.1%。
[0016]盡管已經(jīng)表述和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在理解且不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下對這些實施例進行的多種變化、修改、替換和變型，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，為所附權(quán)利要求的等同限定。
【主權(quán)項】
1.一種用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒?，其特征在于，包括如下步驟: 1)將熱固性液態(tài)酚醛樹脂用無水乙醇進行稀釋或配有常溫固化劑的環(huán)氧樹脂用稀釋劑進行稀釋獲得浸漬劑，然后將炭氈放入浸漬劑中浸漬，浸漬均勻后晾置24h以上使稀釋劑中的溶劑揮發(fā)徹底，而同時環(huán)氧樹脂也固化完全； 2)用酚醛樹脂浸漬的炭氈需轉(zhuǎn)入烘箱中于100- 150°C加熱固化2 - 3h，使酚醛樹脂固化完全； 3)將浸漬劑固化了的炭氈移至炭化爐在氬氣氛圍或真空狀態(tài)下以2- 5°C /min的速度升溫至1200 - 1850°C無氧炭化2 — 5h ; 4)炭化后產(chǎn)物在沖擊式粉碎機中進行粉碎，粉碎產(chǎn)物過30- 60目篩即得。2.如權(quán)利要求1所述用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒?，其特征在于，熱固性液態(tài)酚醛樹脂與無水乙醇的重量比為1:2 — 4 ;環(huán)氧樹脂與稀釋劑的重量比為1:1.5 — 2.5 ;炭租與浸漬劑的重量比為1:6 — 8。3.如權(quán)利要求1所述用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒?，其特征在于，環(huán)氧樹脂用稀釋劑為丙酮、丁酮、環(huán)己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯和無水乙醇中的一種或兩種以上的混合物。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用炭氈廢料加工制造短切炭纖維與炭顆?；旌衔锏姆椒ǎ浒ㄈ缦虏襟E：1）將熱固性液態(tài)酚醛樹脂用無水乙醇或配有常溫固化劑的環(huán)氧樹脂用稀釋劑進行稀釋獲得浸漬劑，然后將炭氈放入浸漬劑中浸漬均勻，浸漬均勻后晾置24h以上使稀釋劑揮發(fā)徹底，環(huán)氧樹脂浸漬的炭氈也固化完全；2）用酚醛樹脂浸漬的炭氈還需轉(zhuǎn)入烘箱中于100－150℃加熱固化2－3h；3）將浸漬劑固化了的炭氈移至炭化爐在氬氣氛圍或真空狀態(tài)下升溫至1200－1850℃無氧炭化2－5h；4）炭化后產(chǎn)物在沖擊式粉碎機中進行粉碎，粉碎產(chǎn)物過30－60目篩即得。采用該方法所得產(chǎn)品不纏繞且沒有結(jié)團成球現(xiàn)象，分布均勻，加工成本較低。
【IPC分類】C01B31/02
【公開號】CN105016325
【申請?zhí)枴緾N201510406996
【發(fā)明人】沈鐳, 李崇新, 劉哲, 高廣穎, 徐翔
【申請人】河南新能碳素科技有限公司, 沈鐳
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月13日