本發(fā)明屬于復(fù)合材料回收，尤其涉及一種用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離的方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、聚合物復(fù)合材料，如由合成纖維和樹脂基體組成的材料，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，這些材料因其強(qiáng)度高且輕質(zhì)的特性而備受青睞。然而，當(dāng)這些復(fù)合材料達(dá)到使用壽命時(shí)，其強(qiáng)界面特性給纖維與樹脂組分的分離回收帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。以退役風(fēng)力渦輪葉片為例，這些葉片通常由玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂制成，在使用20-25年后因結(jié)構(gòu)損傷而退役。界面的緊密粘合使得纖維與樹脂的分離變得異常困難，導(dǎo)致其被填埋處理，從而引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問題。預(yù)計(jì)到2050年，全球?qū)⒗鄯e約4300萬(wàn)噸葉片廢棄物。

2、目前，復(fù)合材料的回收方法主要包括熱分解、化學(xué)分解和機(jī)械粉碎等，但這些方法都存在一定的局限性。其中，熱分解需要持續(xù)高溫，能耗大且易導(dǎo)致纖維破壞；化學(xué)分解需要強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或有機(jī)溶劑，存在操作風(fēng)險(xiǎn)且廢液難處理；機(jī)械粉碎僅能將復(fù)合材料破碎成粉末或短纖維，不具備連續(xù)纖維的高性能且混合界面難以徹底分離。

3、因此需要一種應(yīng)用范圍廣、環(huán)保低碳的纖維與樹脂分離方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離的方法，包括如下步驟：

2、步驟1：于解凍階段，將水滲入復(fù)合材料預(yù)先存在的微裂紋以及孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)；

3、步驟2：對(duì)水滲入后的復(fù)合材料進(jìn)行冷凍處理，使?jié)B入的水膨脹，進(jìn)而推動(dòng)裂紋擴(kuò)展，使纖維與樹脂的界面脫粘；

4、步驟3：重復(fù)步驟1-步驟2，通過多次凍融循環(huán)實(shí)現(xiàn)合成纖維與樹脂基體的完全分離。

5、進(jìn)一步地，復(fù)合材料包括由合成纖維增強(qiáng)的熱固性基體和熱塑性基體。

6、進(jìn)一步地，解凍階段于0℃以上進(jìn)行，冷凍處理于0℃以下進(jìn)行。

7、一種用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離方法的應(yīng)用，使用用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離的方法，該方法適用于輕質(zhì)的工程復(fù)合材料。

8、進(jìn)一步地，輕質(zhì)的工程復(fù)合材料包括風(fēng)力渦輪葉片、汽車零部件以及建筑材料。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：

10、1、本發(fā)明方法操作溫度安全，易于在各地區(qū)實(shí)施，適用于多種復(fù)合材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。

11、2、本發(fā)明的方法避免了高溫或有毒化學(xué)品的使用，低碳環(huán)保。

技術(shù)特征：

1.一種用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離的方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離的方法，其特征在于，所述復(fù)合材料包括由合成纖維增強(qiáng)的熱固性基體和熱塑性基體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離的方法，其特征在于，所述解凍階段于0℃以上進(jìn)行，所述冷凍處理于0℃以下進(jìn)行。

4.一種用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離方法的應(yīng)用，使用如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離的方法，其特征在于，該方法適用于輕質(zhì)的工程復(fù)合材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離方法的應(yīng)用，其特征在于，所述輕質(zhì)的工程復(fù)合材料包括風(fēng)力渦輪葉片、汽車零部件以及建筑材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種用于聚合物復(fù)合材料中纖維與樹脂分離的方法及應(yīng)用，屬于復(fù)合材料回收技術(shù)領(lǐng)域，方法利用復(fù)合材料中預(yù)先存在的微裂紋、孔隙等結(jié)構(gòu)特征，通過水的滲入與結(jié)冰產(chǎn)生的膨脹力來(lái)推動(dòng)裂紋擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)纖維與樹脂的有效分離。該方法用于輕質(zhì)的工程復(fù)合材料回收再利用，輕質(zhì)的工程復(fù)合材料包括風(fēng)力渦輪葉片、汽車零部件及建筑材料，方法還可與機(jī)械回收技術(shù)相結(jié)合，以增強(qiáng)可擴(kuò)展性。本發(fā)明的方法不僅操作溫度安全，易于在各地區(qū)實(shí)施，適用于多種復(fù)合材料，具有廣泛的應(yīng)用前景，方法中還避免了高溫或有毒化學(xué)品的使用，低碳環(huán)保。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭宜修,姜旭,強(qiáng)旭紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15