一种玻璃纤维增强复合材料废弃物再生玻璃纤维方法技术

本发明专利技术涉及玻璃纤维增强复合材料回收利用领域，具体是一种玻璃纤维增强复合材料废弃物再生玻璃纤维方法，是将玻璃纤维增强复合材料浸泡在一种渗透降解剂中，使树脂基体溶胀降解，过滤、离心或膜分离出玻璃纤维或填料，经洗涤干燥后制得再生玻璃纤维或其填料，该方法的优点是在常温常压下实现玻璃纤维的再生和玻璃纤维增强复合材料的循环利用，工艺流程简单，甚至于大尺寸FRP的降解和分离，也不需要进行预加工，节省了破碎和粉碎的费用，不需要进行加热，接近零能耗，而且再生玻璃纤维或填料不受腐蚀，纤维损伤小，表面处理干净完全，完全实现高附加值玻璃纤维的再生和玻璃纤维增强复合材料的循环利用。

Glass fiber reinforced composite material waste regenerated glass fiber method

The invention relates to a glass fiber reinforced composite material recycling field, in particular composite glass fiber regeneration method for glass fiber reinforced glass fiber reinforced composite material is immersed in an osmotic agent in the resin matrix degradation, swelling and degradation, filtration, centrifugation or membrane separating glass fiber or packing, washing and drying prepared recycled glass fiber or filler, the advantage of this method is to achieve the regeneration of glass fiber and glass fiber reinforced composite material under normal temperature and pressure of the recycling, simple process, degradation and separation even in large size FRP, does not need to be processed, saved the cost of crushing and grinding, not the need for heating, near zero energy, and recycled glass fiber or filler from corrosion, little damage to the fiber, clean the surface completely, totally The recycling of high value-added glass fiber and the recycling of glass fiber reinforced composites are achieved.

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃纤维增强复合材料废弃物再生玻璃纤维方法
本专利技术涉及玻璃纤维增强复合材料回收利用领域，具体是一种玻璃纤维增强复合材料废弃物再生玻璃纤维方法，是将玻璃纤维增强复合材料浸泡在一种渗透降解剂中，使树脂基体溶胀降解，过滤、离心或膜分离出玻璃纤维或填料，经洗涤干燥后制得再生玻璃纤维或其填料，应用领域涉及城市水处理、船舶低碳减重、智网电力装备、船艇海上旅游、海洋防腐和海水淡化、冶金钢铁电力脱硫、煤石矿井的开采防腐和安全、风电、车辆低碳、建筑节能和装饰装修等领域。
技术介绍
玻璃纤维增强复合（FRP,FiberReinforcedPlastics，亦称作GFRP），即玻璃纤维增强塑料，玻璃纤维增强塑料是以包括属于热固性树脂的环氧树脂（EPR）、不饱和聚酯（UPR）、酚醛树脂（PFR）、聚酰胺（Polyamide）、双马来酰亚胺(BMI)以及属于热塑性塑料的聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）等合成树脂为基体，使用手糊、层压、喷射或缠绕等方法成型，以玻璃纤维或其制品作增强材料的一种复合结构材料，俗称玻璃钢。因其具有重量轻、强度高、耐腐蚀、电绝缘、耐瞬间高温、传热慢、隔音、防水、易着色、能透光电磁波等金属材料和其他无机材料无法比拟的优势，及设计灵活、易成型等特点，因而作为一种工程材料广泛应用于城市水处理、船舶低碳减重、智网电力装备、船艇海上旅游、海洋防腐和海水淡化、冶金钢铁电力脱硫、煤石矿井的开采防腐和安全、风电、车辆低碳、建筑节能和装饰装修等领域，玻璃纤维增强复合复合材料得到了越来越广泛的应用，同时玻璃纤维增强复合产品也在国防和航天设备等尖端
中应用越来越广。随着玻璃纤维增强复合材料的广泛应用，其废弃物也在迅速增加。据统计，全世界玻璃纤维增强复合材料的年产量超过700万t，其废弃物(WFRP)达100多万t，而回收利用率只有10%。近年来我国玻璃纤维增强复合产业规模不断扩大，产量快速增加，与此同时每年产生的废弃玻璃纤维增强复合材料数量也较为惊人，这种问题会日益严重，每年生产出的玻璃纤维及其产品，将在未来都面临巨量回收问题。废弃玻璃纤维增强复合按其所用聚合物基材不同可分为热塑性玻璃纤维增强复合(FRTP)和热固性玻璃纤维增强复合(FRP);按其废弃原因可分为产业废弃玻璃纤维增强复合材料和一般废弃玻璃纤维增强复合材料。产业废弃玻璃纤维增强复合材料来自成型过程中，主要是生产过程中产生的相对纯净的边角废料、余料和废品。一般废弃玻璃纤维增强复合材料来自使用过程中，主要是达到寿命失去功能或未达到寿命而因储存、运输、施工、使用过程中偶然损坏的废弃制品和因更新换代淘汰下来的尚能使用的制品。由于玻璃纤维增强复合材料的强度高、耐腐蚀性能好等特性导致废弃玻璃纤维增强复合的处理和利用非常困难，传统的处理方法对废弃玻璃纤维增强复合制品基本上未做任何处理，就直接掩埋或在自然环境中燃烧：填埋会侵占耕地，破坏土壤的透气性能，降低土壤的蓄水能力，破坏土壤微生态平衡，此外玻璃纤维增强复合材料添加剂中的重金属离子及有害物质会在土壤中通过扩散、渗透等作用进入到地下水层，造成水资源的严重污染；焚烧会产生有害气体污染大气，极易形成具有致癌、致畸、致突变效应和生殖毒性的物质，如多溴代二苯并二恶英和多溴代二苯并呋喃，因此，废弃玻璃纤维增强复合材料的处理和利用技术，实现废弃物的资源化已引起世界范围内的广泛关注，如何安全有效地处理废弃玻璃纤维增强复合材料成为当下玻璃纤维增强复合材料企业亟待解决的问题，也成了玻璃纤维增强复合材料企业自身发展的瓶颈。也成为科研工作者共同关注的研究课题，国内外为实现玻璃纤维增强复合材料废弃物回收和利用做了大量研究，主要如下三种方法。物理回收，以热固性树脂为基体制备的玻璃纤维增强复合材料废弃物，通常难以再次加工成型，但可以碾磨成粉料，作为制备新材料的原料，或者用来填充热塑性或热固性塑料来制备复合材料。物理回收虽然具有工艺简单、环保、成本低等优点，然而制品的性能较差，只适合对材料性能要求不高的复合材料。如片状模塑料（SMC）碾磨以后用作建筑材料如粗纸板、轻质水泥板、农用盖板或隔热板；还可以作为增强材料或填料用于屋面沥青、混凝土骨料和铺路材料或作为SMC、BMC和热塑性塑料的填料产品。如翟瑞虎等将玻璃钢下脚料粉碎分离出的短切纤维应用于铁路客车聚酯混凝土地板的研制中，不仅降低了成本，解决了固体垃圾问题，而且还使聚酯混凝土地板的弯曲强度、压缩强度两项物理指标提高了近30%。由于添加粉碎处理的玻纤时树脂颗粒也加入进去，不仅强度提高，还解决了铁路客车仿大理石地板原来存在的龟裂收缩变形等问题；叶林忠【叶林忠，废玻璃钢粉填充丁腈橡胶的性能研究,再生资源与循环经济，2009，2(11):39-41】研究了废弃玻璃钢粉填充丁腈橡胶的性能，填充量可达20%。试验结果表明，废弃玻璃钢粉对于丁腈橡胶具有一定的补强作用；高永飞等【高永飞，沈星万，沈碧霞，等.利用玻璃钢废弃物制造RPM管的技术研究，玻璃钢/复合材料，2001,6(1):19-21】将废弃玻璃钢粒料用于玻璃纤维增强塑料夹砂管(RPM管)的制备，RPM管是由热固性塑料作内外增强层、中间是树脂砂浆层形成的一种复合管壁结构的管道。生物降解法，生物降解法就是利用环境中的微生物分解玻璃钢废弃物中的基体树脂，使其降解。目前，开发的技术路线主要有微生物发酵合成法、利用天然高分子合成法的化学合成法等。生物法降解玻璃纤维增强复合材料废弃物虽然具有明显的环保和经济前景，然而真正能工业化降解使用的菌种还未发现，因此筛选新型微生物，发展可在极端条件下降解废弃树脂的方法-重组菌株，这需要在遗传修饰领域做进一步的研究。化学回收法，化学回收利用法是指玻璃纤维增强复合材料废弃物经过初步粉碎后，通过化学方法使其分解成小分子碳氢化合物的气体、液体或焦碳，填料和纤维从基体中分离，主要有热解、醇解、胺解和水解等方法。刘宇艳等【哈尔滨工业大学学报，2005,37（4）,470-472】，采用溶剂法从玻璃纤维/环氧复合材料成功回收了玻璃纤维.在90℃的分解液作用下，12h后将复合材料中的环氧树脂墓体分解为低分子含苯环有机物,回收到外观清洁的玻璃纤维；唐瑞文等专利技术了以化学回收技术为主体运用独创的专利热解设备及高效催化固相技术，在无氧甚至超高真空的环境下进行热解废弃物，温度低、产生的热解气极少、热解油含量高从而能进一步获得更多的化学原料，达到资源的有效再利用及回收利用经济效益的最大化；北京化工大学郭俊强等同样利用醇解法，以乙二醇溶液为溶剂，NaOH或Na2CO3为催化剂，乙二醇150g，温度240oC，时间4h，废旧玻璃钢20g，催化剂(NaOH)5g,树脂的回收率为93.1%。相对于热解法，溶液法（醇解、胺解、水解等）不需要太高的温度，也不会产生二恶英，所需设备也相对简单。但目前采用化学溶液法回收树脂的研究还处于探索阶段，仍有许多关键技术问题需要解决，如反应温度高、溶剂使用量大和废液处理问题，分解得到的有机小分子物质如何高效地提纯利用等问题都需要。分析不同种类的玻璃纤维增强复合材料树脂的成分可知，树脂为交联状态的高分子聚合物，一般认为热固型玻璃纤维增强复合材料很难被溶解,只可被溶胀和分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃纤维增强复合材料废弃物再生玻璃纤维方法，其特征是按照如下步骤进行：（1)将玻璃纤维复合材料生产过程中产生的边角废料或其使用过程中产生的废弃物收集、除杂、洗涤干燥；（2)将玻璃纤维复合材料废弃物浸入渗透降解剂中在0‑100°C浸泡1‑300小时；（3)将已经渗透降解完全的玻璃纤维增强复合材料废弃物过滤分离、离心分离或膜分离得到玻璃纤维和浸透废液；（4）将分离所得玻璃纤维进一步用溶剂洗涤、干燥得到再生玻璃纤维；（5）渗透废液可以用碱中和作为涂料或粘合剂的添加剂使用，或者按照占混合后总质量比例5‑30%，加入到占混合后占总质量比例为10‑70%的黏土、石膏、生石灰、熟石灰、石英或水泥中，搅拌均匀、球磨过筛、压制成坯、在50‑200°C干燥成型或1100‑1200°C下烧结制备建筑保温或装饰材料；（6）步骤（3）所得渗透废液和玻璃纤维混合物也可以不分离，直接作为增强填料、粘接剂和造孔剂成分，按质量比例（5‑30%）加入到质量比例为（10‑70%）的黏土、石膏、生石灰、熟石灰、石英或水泥中，搅拌均匀后，压制成型，球磨过筛、压制成坯，在50‑200°C干燥成型或400‑500°C下烧结制备玻璃纤维增强建筑保温或装饰材料。...

【技术特征摘要】
1.一种玻璃纤维增强复合材料废弃物再生玻璃纤维方法，其特征是按照如下步骤进行：（1)将玻璃纤维复合材料生产过程中产生的边角废料或其使用过程中产生的废弃物收集、除杂、洗涤干燥；（2)将玻璃纤维复合材料废弃物浸入渗透降解剂中在0-100°C浸泡1-300小时；（3)将已经渗透降解完全的玻璃纤维增强复合材料废弃物过滤分离、离心分离或膜分离得到玻璃纤维和浸透废液；（4）将分离所得玻璃纤维进一步用溶剂洗涤、干燥得到再生玻璃纤维；（5）渗透废液可以用碱中和作为涂料或粘合剂的添加剂使用，或者按照占混合后总质量比例5-30%，加入到占混合后占总质量比例为10-70%的黏土、石膏、生石灰、熟石灰、石英或水泥中，搅拌均匀、球磨过筛、压制成坯、在50-200°C干燥成型或1100-1200°C下烧结制备建筑保温或装饰材料；（6）步骤（3）所得渗透废液和玻璃纤维混合物也可以不分离，直接作为增强填料、粘接剂和造孔剂成分，按质量比例（5-30%）加入到质量比例为（10-70%）的黏土、石膏、生石灰、熟石灰、石英或水泥中，搅拌均匀后，压制成型，球磨过筛、压制成坯，在50-200°C干燥成型或400-500°C下烧结制备玻璃纤维增强建筑保温或装饰材料。2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强复合材料废弃物再生玻璃纤维方法，其特征在于所述的玻璃纤维复合材料废弃物是指来自于玻璃纤维复合材料生产过程中的不合格产品、加工过程中的边角废料或者实际使用后产生的垃圾废物。3.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强复合材料废弃物再生玻璃纤维方法，其特征在于所述的玻璃纤维复合材料废弃物是指玻璃纤维增强聚酯复合材料、玻璃纤维增强环氧树脂复合材料、玻璃纤维增强酚醛树脂复合材料、玻璃纤维增强聚苯乙烯树脂复合材料、玻璃纤维增强聚甲醛树脂复合材料、玻璃纤维增强聚酰亚胺树脂复合材料、玻璃纤维增强聚芳砜树脂复合材料、玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料、玻璃纤维增强聚氨酯树脂复合材料、玻璃纤维增强聚醚砜树脂复合材料、玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料或玻璃纤维增强聚醚醚酮树脂复合材料。4.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强复合材料废弃物再生玻璃纤维方法，其特征在于所述渗透降解剂是指氢溴酸、氢碘酸、浓硫酸、盐酸、磷酸、重铬酸钾、重铬酸钠、高锰酸钾、高锰酸钠、二氧化锰、五氧化二钒、过氧化氢、过氧化钠；四氢呋喃、二氧六环、C2-C15烷基醚或芳香醚、石油醚；乙酸乙酯、乙酸丁酯；丙酮、丁酮、环...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑英，何锐，田丽平，宋振华，刘会，陈东亮，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37