[发明专利]短切碳纤维毡复合材料成型工艺及其降解和回收方法

说明书

本发明公开了一种短切碳纤维毡复合材料成型工艺及其降解和回收方法，纤维增强复合材料汽车部件领域，包括步骤如下：将短切碳纤维毡手动或自动裁切后铺层叠好，称重可降解湿法模压环氧树脂A、B组分和内脱模剂，按比例混合均匀后将可降解环氧树脂淋涂到叠层的短切碳纤维毡上，然后手动或自动放入预热的模压模具中，模具加压并快速固化成型，脱模，将复合材料部件取出，得到短切碳纤维毡复合材料产品。本发明适用于轻量化汽车部件低成本、批量化生产，该短切碳纤维毡复合材料产品具有可降解特性，实现回收再利用。

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料汽车部件领域，尤其涉及一种短切碳纤维毡复合材料成型工艺及其降解和回收方法。

背景技术

碳纤维增强体的树脂基复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀、整体成型及可设计性强等诸多优良的特性，综合性能超过铝合金及高强度钢，是汽车部件轻量化应用的优选材料。然而，高昂的成本限制了碳纤维复合材料的广泛应用。碳纤维复合材料源于航空航天领域，在航空航天复合材料制件中，原材料(主要指毯纤维与树脂)与后续工艺的成本基本是20/80的关系，所以，要降低复合材料的成本，关键是解决占比80％的工艺成本。目前，采用连续碳纤维的单向丝束、编织布或立体织物的真空灌注或RTM成型的复合材料结构和铺层设计复杂，材料利用率低，成型时间长，无法实现碳纤维汽车复合材料部件低成本批量化生产。

随着环氧基纤维复合材料在汽车部件轻量化设计产品的广泛应用，所产生的热固性树脂复合材料废弃物与日俱增，一方面给周围环境带来巨带的压力，另一方面复合材料中使用的高性能增强纤维(如芳纶纤维和碳纤维)具有很高的回收利用价值。

已报道的纤维复合材料回收工艺大致有三种：填埋法、焚化法和粉碎法。焚化法虽然可以回收部分能量，但是焚烧过程又需要消耗大量能源，而且从环境角度来看还是存在着问题。一种新型的回收碳纤维复合材料技术能使复合材料中的塑性基质通过特殊焚烧炉除去，残留的碳纤维可以回收再用，虽然这种方法向可持续性发展方向迈进了一步，但是其并不能代表能完全回收再用，这是因为塑性基质在回收过程中被销毁而无法回收再利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种短切碳纤维毡复合材料成型工艺及其降解和回收方法以解决现有技术中导致的上述缺陷。

本发明通过以下技术方案来实现，一种可回收短切碳纤维毡复合材料湿法模

压快速成型工艺，包括步骤如下：

(1)将短切碳纤维毡手动或自动裁切后铺层叠好，按比例称重可降解湿法模压环氧树脂A、B组分和内脱模剂；

(2)混合均匀后将可降解环氧树脂组合物淋涂到叠好的短切碳纤维毡上，然后手动或自动放入预热的模压模具中，模具加压并快速固化成型，脱模；

(3)将复合材料部件取出，得到短切碳纤维毡复合材料产品。

优选的，所述短切碳纤维毡由长度5～100mm的回收碳纤维短切丝、连续碳纤维短切丝和碳纤维织物废边料短切丝含一种以上经无纺工艺制成；所述短切碳纤维毡面密度为200～400g/m²。

优选的，所述短切碳纤维毡与可降解湿法模压环氧树脂比例为30/70～45/55。

优选的，所述可降解湿法模压环氧树脂A、B组分混合后的组合物室温25℃初始粘度为300～4000cps，80℃初始粘度<100cps，100～120℃高温条件下的超低粘度为5～25cps；所述热板法120±1℃凝胶时间为20～80sec，反应速度快，100～120℃条件可在1.5～10min内快速固化成型脱模。

优选的，所述短切碳纤维复合材料产品中短切碳纤维含量重量比达40％含以上。

一种降解和回收短切碳纤维毡复合材料湿法模压快速成型产品的方法，其步骤如下：