黄海鸿
,
赵志培
,
成焕波
,
殷晏珍
,
经德齐
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151014.005
为对比分析不同超临界流体对碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料的降解效果，首先，在间歇反应釜中通过超临界流体降解CF/EP复合材料，分析了不同反应温度下超临界 CO2和超临界醇对 CF/EP 复合材料的降解能力，并提出了降解CF/EP复合材料的超临界流体选择方法；然后，采用单丝拉伸测试、SEM以及原子力显微镜等测试手段分析了超临界正丙醇和超临界正丁醇回收碳纤维的力学性能和微观形貌。结果表明：超临界 CO2对CF/EP复合材料的降解能力较弱，正丙醇作为夹带剂时，降解效果有显著提高；超临界正丁醇对 CF/EP 复合材料的降解能力最强，其次为超临界正丙醇，超临界甲醇的降解能力最弱；选用的反应介质介电常数越小、偶极矩越大、溶解度参数与树脂基体越为接近，在超临界状态下CF/EP复合材料越容易降解。使用超临界流体降解 CF/EP复合材料可以得到性能优异的碳纤维，与原始碳纤维相比，通过超临界正丙醇和超临界正丁醇回收的碳纤维单丝拉伸强度保持率在98%以上，且韦氏模数相近。
关键词:
碳纤维/环氧树脂复合材料
,
碳纤维
,
化学回收
,
超临界流体
,
降解
成焕波
,
黄海鸿
,
刘志峰
,
赵志培
,
经德齐
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151112.003
采用超临界正丁醇在KOH作用下从碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料中回收高性能CF.分析了反应温度和反应时间对CF/EP复合材料中EP降解率的影响,研究了回收CF增强聚丙烯(PP)复合材料的力学性能;分析了降解液相产物组分,研究了EP固化体系在超临界正丁醇中的催化降解历程,建立了降解动力学模型,通过解算动力学参数建立了催化降解动力学方程.结果表明:反应温度和反应时间与EP的降解率呈明显的正相关性;与原CF增强PP复合材料相比,回收CF增强PP复合材料的拉伸强度下降9.2％,弯曲强度下降20.9％,弯曲模量下降10.9％,冲击强度下降7.4％;CF/EP复合材料降解反应主要为EP固化体系分子链段中C-C、—O—等线性链段的断裂以及交联部位C-N的断裂;CF/EP复合材料催化降解的反应级数为2,反应活化能为165.2 kJ·mol-1,指前因子为3.62×1013 min-1,建立的动力学方程可解决反应温度和反应时间不可预估的问题.
关键词:
超临界正丁醇
,
碳纤维/环氧树脂
,
复合材料
,
回收
,
降解
,
动力学
