[发明专利]一种复合材料气瓶增强纤维和内胆的回收方法

说明书

本发明公开了一种复合材料气瓶增强纤维和内胆的回收方法，包括制备纤维增强复合材料气瓶、复合材料气瓶回收预处理、磁性纤维末端处理、剥离纤维长丝、回收纤维长丝和回收内胆六个步骤。本发明将磁性物质和纤维长丝末端包埋在树脂基体中，回收时可以快速确定纤维长丝末端的位置，从而解缠绕获得一整根树脂残留较少的纤维长丝，简单处理后即可回收纤维长丝和内胆。

技术领域

本发明涉及复合材料的回收，尤其涉及一种无机纤维增强树脂基复合材料气瓶增强纤维和内胆的回收方法。

背景技术

纤维是一种长径比极大的材料结构，比块体材料缺陷少、强度高，常用来作为增强材料。其中，碳纤维是一种含碳量在90%以上的化学纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。碳纤维中的石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，纤维轴方向有很高的强度和模量，因此碳纤维具有远超同质量、同尺寸金属材料的强度。碳纤维的主要用途是作为增强材料，可与树脂、金属、陶瓷等按照设计结构、工艺混合，制成复合材料。碳纤维复合材料具有质量轻、强度高、疲劳性能好等诸多优点。目前被广泛应用关于航空航天、轨道交通、体育运动以及民用等领域。

气瓶作为一种压缩气体的存储载体，绝大多数气瓶的瓶身使用全金属材料，需具有足够的强度和安全性。随着压缩气体存储密度逐步提高的需求，原有金属材质气瓶已经不能满足需求，需要对其进行加厚或者使用更高强度的材料。将浸渍树脂的纤维长丝缠绕在内胆表面制成的复合材料气瓶可大幅增加气瓶的承压能力、抗冲击性，目前正在逐步推广使用。但复合材料气瓶不能够自然降解，所以长期使用后退役气瓶处理成为一大难题。与此同时，纤维往往具有较高价值，特别是对于碳纤维这种特种纤维，具有很好的回收再利用价值，复合材料气瓶内胆回收后也可以二次利用，因此如果能够分别回收所使用的的纤维和内胆，既能够解决废旧纤维增强复合材料气瓶的处理问题，又能够使纤维和内胆二次利用。目前复合材料气瓶，特别是高性能碳纤维复合材料气瓶尚处于研发、开始推广试用阶段，尚没有遇到回收问题。对于纤维增强复合材料来说，以碳纤维增强树脂基复合材料为例，现有的回收方式，是将复合材料粉碎、焚烧、回收纤维，这样纤维长丝被切成小段，使用价值降低，对于纤维来说，是一种损耗。纤维复合材料气瓶是由长的连续纤维在内胆外侧缠绕而成，可以通过抽取外层缠绕复合材料层中的纤维，使带有树脂的纤维从复合材料层中剥离，进而与内胆分离，达到分别回收复合材料和内胆的目的。同时，在抽取复合材料层时，尽可能的保持连续纤维完整性。对于抽取下来的带有树脂的纤维再进行纤维回收，达到回收纤维的目的。

增强纤维拉伸强度远超树脂强度，在分离纤维增强复合材料和内胆时，可以通过寻找纤维缠绕接头，牵扯纤维接头，直接将带有树脂基体的纤维从树脂中牵扯分离开来，收卷备用。然后再对分离的纤维复合材料丝进行处理，回收碳纤维。但复合材料中纤维长丝的首尾端不易寻找，在分离复合材料与内胆时，很难找到纤维接头。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种复合材料气瓶增强纤维和内胆的回收方法，包括以下步骤：

1）制备纤维复合材料气瓶

将内胆外壁清洗干净晾干，将浸渍树脂的纤维长丝均匀缠绕在内胆上，在纤维长丝末端粘结磁性物质，将缠绕后的内胆置入旋转固化炉中固化成型，制得纤维增强复合材料气瓶；

2）复合材料气瓶回收预处理

纤维增强复合材料气瓶在达到使用寿命或者因为其它原因不能使用后，排空胆内残留物，对气瓶内外进行清洗烘干，用磁铁检测仪检测瓶体，确定磁性物质位置，做好标记；

3）磁性纤维末端处理

对步骤2）标记处的树脂进行瞬时烧蚀处理，露出纤维长丝末端，将烧蚀后的树脂清理干净，将纤维长丝末端捻成束；

4）剥离纤维长丝

将步骤3）处理后的气瓶固定在转轴上，将纤维长丝用力撕扯下一段长度，固定缠绕在收丝器上，启动收丝器，将纤维长丝从复合材料中剥离并缠绕在收丝器上；