一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于炭毡废料处理加工技术领域，具体涉及一种用炭毡废料或边角料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法。
【背景技术】
[0002]炭毡是高温炉保温和加工制作定型炭纤维高温隔热材料的主要原料。在炭毡生产及再加工的使用过程中，不可避免的会出现不合格品以及裁切、切削的边角料等无法直接使用的废料。现在对于这些边角料或废料的处理方法，或被用于修路的铺垫材料，或被简单地填埋。但目前国际上的新规定已禁止这样处理，原因在于碳纤维自然分解非常困难，会污染环境。而另一种处理办法是燃烧，但对这样昂贵的炭纤维材料来说太可惜了。
[0003]此外，把这些废料加工成短切炭纤维，添加到合成材料中可以作为一种增强材料。但是这些短切炭纤维很容易结团成球，不能成为连续的均匀相，尤其当填加量较大时，一团团的小球球无法均匀分散在树脂中，使其在实际应用中大大受到限制。而炭纤维的柔软和高强度特性，使仅仅依靠采用普通的冲击式粉碎机进行粉碎，就希望获得分布均匀且不缠绕结团的短切炭纤维来说变得非常困难。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，采用该方法所得产品不缠绕且没有结团成球现象，分布均匀，加工成本较低。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，其包括如下步骤:
1)将热固性液态酚醛树脂用无水乙醇进行稀释或配有常温固化剂的环氧树脂用稀释剂进行稀释获得浸渍剂，然后将炭毡放入浸渍剂中浸渍，浸渍均匀后晾置24h以上使稀释剂中的溶剂挥发彻底，而同时环氧树脂也固化完全；
2)用酚醛树脂浸渍的炭毡需转入烘箱中于100- 150°C加热固化2 - 3h，使酚醛树脂固化完全；
3)将浸渍剂固化了的炭毡移至炭化炉在氩气氛围或真空状态下以2- 5°C /min的速度升温至1200 - 1850°C无氧炭化2 — 5h ;
4)炭化后产物在冲击式粉碎机中进行粉碎，粉碎产物过30- 60目筛即得。
[0006]具体的，热固性液态酚醛树脂与无水乙醇的重量比为1:2 — 4 ;环氧树脂与稀释剂的重量比为1:1.5 — 2.5 ;炭租与浸渍剂的重量比为1:6 — 8。
[0007]环氧树脂用稀释剂可以是丙酮、丁酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯和无水乙醇中的一种或两种以上的混合物。
[0008]使用环氧树脂时，需添加一定量的固化剂，在常温下可使环氧树脂固化并赋予其如粘结等各种优良性能，此为本领域公知常识，故不再赘述。
[0009]本发明克服现有技术存在的缺陷，提供了一种仅仅依靠普通的冲击式粉碎机就可以将其粉碎，并且短切炭纤维不缠绕没有结团成球现象，分布均匀，加工成本较低的短切炭纤维与炭颗粒呈共混状态的混合物的制备方法。采用本发明方法，所得产物中短切炭纤维的含量可达到60%以上，其余为树脂分解炭。树脂分解炭的存在，一方面可以用作颗粒状增强材料，另一方面可作为短切炭纤维防止缠绕和结团的隔离剂，使短切炭纤维能够均匀分散，效果明显。
【具体实施方式】
[0010]以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
[0011]实施例1
一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，其包括如下步骤:
1)浸渍剂配制:将58g热固性酚醛树脂和122g无水乙醇搅拌均匀制得浸渍剂；
2)浸渍:将尺寸为95X 200 X 10mm，重量为24.65g的炭毡浸入配制好的浸渍剂中，使浸渍剂均匀分散在炭毡中；
3)晾置:浸渍后的炭毡室温晾置24小时以上，使无水乙醇完全挥发；
4)加热固化:室温晾置后的炭毡于烘箱中在130°C加热固化3小时，固化后炭毡增重至63.44g ；
5)炭化:固化后产物移至炭化炉内，在氩气氛围下，以2°C/分钟的速度升温至1200°C，并且在1200°C保温5小时，随炉降温，完成炭化。炭化后产物重41.18g ;
6)粉碎、过筛:炭化后产物可以直接用冲击式粉碎机粉碎。粉碎后产物过30目筛网，即得与炭颗粒共存的短切炭纤维，其中炭纤维含量约为64.8%。
[0012]实施例2
一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，其包括如下步骤:
1)浸渍剂配制:将38g热固性酚醛树脂和152g无水乙醇搅拌均匀制得浸渍剂；
2)浸渍:将尺寸为102X 200 X 10mm，重27.22g的炭毡浸入浸渍剂中，使浸渍剂全部均匀浸没炭毡，实耗浸渍剂约180g ；。
[0013]3)晾置:浸渍后的炭毡室温晾置24小时以上，使无水乙醇完全挥发；
4)加热固化:室温晾置后的炭毡于烘箱中在140°C加热固化2小时，固化后炭毡增重至52.88g ；
5)炭化:固化后产物转入炭化炉内，在氩气氛围下，以3°C/分钟的速度升温至1400°C，并且在1400°C保温4小时，随炉降温，完成炭化。炭化后产物重39.59g ;
6)粉碎、过筛:炭化后产物可以直接用冲击式粉碎机粉碎。粉碎后产物过30目筛网，即得与炭颗粒共存的短切炭纤维，其中炭纤维含量约为68.8%。
[0014]实施例3
一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，其包括如下步骤:
I)浸渍剂配制:将86g E-44环氧树脂，30g常温固化剂和104g稀释剂搅拌均匀制得浸渍剂。稀释剂为乙酸乙酯与无水乙醇(体积比1:1)组成的混合物； 2)浸渍:将尺寸为97X 200 X 10mm，重25.63g的炭毡浸入220g浸渍剂中，使浸渍剂全部均匀浸没炭毡；
3)室温固化与晾置:浸渍后的炭毡室温晾置24小时以上，使稀释剂完全挥发同时环氧树脂也固化完全。固化后炭毡增重至132.69g ;
4)炭化:固化后产物转入炭化炉内，在氩气氛围下，以4°C/分钟的速度升温至1600°C，并且在1600°C保温3小时，随炉降温，完成炭化。炭化后产物重31.SOg ;
5)粉碎、过筛:炭化后产物可以直接用冲击式粉碎机粉碎。粉碎后产物过30目筛网，即得与炭颗粒共存的短切炭纤维，其中炭纤维含量约为80.6%。
[0015]实施例4
一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，其包括如下步骤:
1)浸渍剂配制:将66gE-44环氧树脂，23g常温固化剂和131g稀释剂搅拌均匀制得浸渍剂。稀释剂为丙酮和无水乙醇(体积比1:2)组成的混合物；
2)浸渍:将尺寸为104X 201 X 1mm,重27.86g的炭毡浸入220g浸渍剂中，使浸渍剂全部均匀浸没炭毡；
3)室温固化与晾置:浸渍后的炭毡室温晾置24小时以上，使稀释剂完全挥发同时环氧树脂也固化完全。固化后炭毡增重至112.05g;
4)炭化:固化后产物移至炭化炉内，在氩气氛围下，以2°C/分钟的速度升温至1800°C，并且在1800°C保温2小时，随炉降温，完成炭化。炭化后产物重32.36 g ；
5)粉碎、过筛:炭化后产物可以直接用冲击式粉碎机粉碎。粉碎后产物过30目筛网，即得与炭颗粒共存的短切炭纤维，其中炭纤维含量约为86.1%。
[0016]尽管已经表述和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在理解且不脱离本发明原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型，均在本发明的保护范围之内，为所附权利要求的等同限定。
【主权项】
1.一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将热固性液态酚醛树脂用无水乙醇进行稀释或配有常温固化剂的环氧树脂用稀释剂进行稀释获得浸渍剂，然后将炭毡放入浸渍剂中浸渍，浸渍均匀后晾置24h以上使稀释剂中的溶剂挥发彻底，而同时环氧树脂也固化完全； 2)用酚醛树脂浸渍的炭毡需转入烘箱中于100- 150°C加热固化2 - 3h，使酚醛树脂固化完全； 3)将浸渍剂固化了的炭毡移至炭化炉在氩气氛围或真空状态下以2- 5°C /min的速度升温至1200 - 1850°C无氧炭化2 — 5h ; 4)炭化后产物在冲击式粉碎机中进行粉碎，粉碎产物过30- 60目筛即得。2.如权利要求1所述用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，其特征在于，热固性液态酚醛树脂与无水乙醇的重量比为1:2 — 4 ;环氧树脂与稀释剂的重量比为1:1.5 — 2.5 ;炭租与浸渍剂的重量比为1:6 — 8。3.如权利要求1所述用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，其特征在于，环氧树脂用稀释剂为丙酮、丁酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯和无水乙醇中的一种或两种以上的混合物。
【专利摘要】本发明涉及一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，其包括如下步骤：1）将热固性液态酚醛树脂用无水乙醇或配有常温固化剂的环氧树脂用稀释剂进行稀释获得浸渍剂，然后将炭毡放入浸渍剂中浸渍均匀，浸渍均匀后晾置24h以上使稀释剂挥发彻底，环氧树脂浸渍的炭毡也固化完全；2）用酚醛树脂浸渍的炭毡还需转入烘箱中于100－150℃加热固化2－3h；3）将浸渍剂固化了的炭毡移至炭化炉在氩气氛围或真空状态下升温至1200－1850℃无氧炭化2－5h；4）炭化后产物在冲击式粉碎机中进行粉碎，粉碎产物过30－60目筛即得。采用该方法所得产品不缠绕且没有结团成球现象，分布均匀，加工成本较低。
【IPC分类】C01B31/02
【公开号】CN105016325
【申请号】CN201510406996
【发明人】沈镭, 李崇新, 刘哲, 高广颖, 徐翔
【申请人】河南新能碳素科技有限公司, 沈镭
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月13日